Pesquisadores chineses, alemães e sauditas desenvolveram células solares de silício flexíveis que podem dobrar como papel e manter 96,03% de sua eficiência de conversão de energia após 20 minutos de exposição simulada ao vento. Normalmente seu rendimento é de 24%, bastante alto.
Essas células são resistentes às variações de temperatura, perdendo apenas 0,38% de eficiência após oscilar entre -70°C e 85°C por duas horas. A flexibilidade foi alcançada ao suavizar as interfaces desencadeadoras de trincas nas pastilhas de silício, criando uma rede microscópica de trincas pré-definidas que permite que elas se dobrem. Os wafers tratados foram usados para produzir células solares de heterojunção com uma eficiência de conversão de energia de até 23,4% e um revestimento antirreflexo que aumenta a eficiência para 24,6%. Estas células flexíveis são adequadas para sistemas fotovoltaicos integrados em edifícios e carros, abrindo caminho para avanços na tecnologia de energia solar.
As células solares tradicionais à base de silício, que representam 95% do mercado, são conhecidas há muito tempo por sua eficiência na conversão da luz solar em eletricidade. No entanto, sua rigidez e fragilidade inerentes limitaram sua aplicação a superfícies onduladas ou flexíveis. Portanto, células solares de película fina feitas com materiais como silício amorfo, Cu(In,Ga)Se2, CdTe, orgânicos ou perovskitas surgiram como possíveis soluções alternativas. Infelizmente, essas alternativas geralmente sofrem de baixa eficiência de conversão de energia, instabilidade química e uso de elementos tóxicos ou escassos.
A próxima revolução solar: tudo será um painel fotovoltaico
Com a tecnologia fotovoltaica se tornando mais barata e fácil de integrar, a energia solar não é mais um complemento, mas uma parte estrutural de novos edifícios.
Para enfrentar esses desafios, uma equipe de pesquisadores liderada por Wenzhu Liu, do Instituto de Microssistemas e Tecnologias da Informação de Xangai, da Academia Chinesa de Ciências, começou a desenvolver uma célula solar de silício flexível e eficiente. Eles descobriram que wafers de silício cristalino texturizado tendem a rachar em interfaces de ponta específicas formadas por elementos em forma de pirâmide em suas bordas. Usando corrosão química e de plasma para suavizar essas interfaces causadoras de rachaduras, os pesquisadores conseguiram criar uma rede microscópica de rachaduras nas pastilhas, que então se tornaram flexíveis.
De wafers rígidos a células solares flexíveis
Com os wafers de silício tratados agora flexíveis, a equipe de pesquisa passou a fabricar células solares de heterojunção. Montadas em grandes módulos flexíveis com área superior a 10.000 cm2, essas células têm demonstrado eficiência de conversão de energia de até 23,4%. A aplicação de um revestimento antirreflexo à base de fluoreto de magnésio aumentou ainda mais a eficiência para 24,6%.
Essas células solares de silício flexíveis têm várias vantagens sobre as células rígidas tradicionais e suas contrapartes de película fina. Eles não apenas mantêm alta eficiência de conversão de energia, mas também exibem resistência à vibração, flexão repetida e flutuações extremas de temperatura. Isso os torna ideais para módulos solares leves e flexíveis de grande escala que podem ser integrados em edifícios e veículos.
Aplicações potenciais e desenvolvimentos futuros
Células solares de silício flexíveis abrem novas possibilidades para o uso de energia solar. A energia fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV) pode se beneficiar dessas células flexíveis, pois podem ser instaladas em superfícies curvas ou integradas em materiais de construção, como janelas ou fachadas, mas também toldos, guarda-sóis e coberturas temporárias. A energia fotovoltaica integrada ao carro (CIPV) também pode se beneficiar dessas células, permitindo que os veículos gerem eletricidade a partir da luz solar e reduzindo sua dependência de combustíveis fósseis. Passaremos da fotovoltaica limitada a certas superfícies para a fotovoltaica em todos os lugares e sem mais ocupação do solo.
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O artigo Painéis solares dobráveis: a solução que torna qualquer superfície fotovoltaica vem da Scenari Economici .
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