Oxford PV levanta financiamento de US $ 41 milhões

Fonte: Oxford PV

A empresa de células solares de perovskita, a Oxford PV, levantou £ 31 milhões (US $ 41 milhões), com a empresa chinesa de turbinas eólicas Goldwind se juntando como grande investidora.

A última rodada de apoio também inclui fundos de investidores existentes Equinor e Legal & General.

O PV de Oxford disse que o dinheiro empurraria a empresa para sua fase comercial. Preparou uma mudança para o fabrico em grandes volumes, tendo construído uma linha piloto numa antiga fábrica da Bosch na Alemanha.

"O investimento da Goldwind em Oxford PV e o contínuo apoio de nossos atuais acionistas, demonstra a confiança em nossa tecnologia e sua prontidão comercial", disse Frank P. Averdung, CEO da Oxford PV. "Estamos muito satisfeitos em ter investidores que reconheçam a capacidade da nossa tecnologia de células solares de perovskita para transformar o desempenho de fotovoltaicos baseados em silício e o papel que desempenhará na transição global para um futuro de energia limpa".

Em junho, a empresa registrou um novo registro de eficiência de células solares em cavidade de perovskita de 27,3%, certificado pelo Fraunhofer ISE.

A rodada de financiamento da série D quase duplica o dinheiro acumulado levantado pela empresa no passado.

“O investimento da Goldwind na Oxford PV apóia nosso compromisso com a inovação que fornece energia renovável limpa e eficiente em termos de custo”, disse Xiao Zhiping, VP da Goldwind. “Acreditamos que a energia fotovoltaica e eólica se tornará uma parte cada vez mais importante do mix global de energia, nos próximos 20 anos. Ficamos impressionados com o PV de Oxford, sua tecnologia fotovoltaica de perovskita e o ritmo de seu progresso, e estamos ansiosos para apoiar a empresa daqui para frente.”

A empresa Juwi Usina Híbrida e sustenta uma mina de zinco-cobre na África do Sul

Até 190MW de capacidade fotovoltaica já estão em operação na área de Prieska (Crédito: Orion Minerals)

A firma de energia limpa juwi poderia construir uma instalação solar e eólica híbrida de 35MW para sustentar uma mina de zinco-cobre na África do Sul sob um acordo com o proprietário. 

O acordo de colaboração assinado com a Orion Minerals fará com que a juwi examine a viabilidade de alimentar a mina Prieska, na província do Cabo Setentrional da África do Sul, por meio de uma instalação renovável co-localizada.

De acordo com juwi e Orion, a usina em questão ficaria a 20 quilômetros da própria mina. Isso, as empresas explicaram, tornaria possível instalar um feed dedicado através de uma linha de transmissão de energia aérea.

Errol Smart, diretor administrativo e CEO da Orion, vinculou a consideração da empresa de energia renovável a um plano para aproveitar ao máximo a “vantagem geográfica” da mina.

“Esta região tem os mais altos níveis de irradiância do país, com seu clima quente e seco e também é muito adequada para parques eólicos”, comentou ele.

Como a Smart observou, a usina planejada seria a mais recente de um cenário de renováveis ​​“bem estabelecido” na área de Prieska, que terá 190 MW de parques solares em operação e mais de 240 MW de projetos eólicos ainda em construção.

O grupo juwi em si não é estranho para Prieska. A unidade sul-africana da empresa - até agora a construtora de uma combinação de 121 MW em cinco parques fotovoltaicos no país - foi escolhida em 2013 como empreiteira EPC para uma planta de 86 MW co-desenvolvida pela Mulilo Renewable Energy South Africa e pela IPP Sonnedix.

O impulso do vento e da energia solar ocorre quando a cena renovável da África do Sul é abalada pelos problemas financeiros da Eskom. Relatórios recentes de que o governo poderia renegociar antigos PPAs no âmbito do programa REIPPP para reduzir os preços pagos pela empresa estatal - declarada tecnicamente insolvente em fevereiro - provocaram alvoroço entre os órgãos de comércio de energias renováveis.

Paralelamente, o espectro de preços de energia gerado pela Eskom está levando os jogadores de mineração a renováveis. Em fevereiro, a Harmony Gold Mining Company disse a analistas que poderia desenvolver seus próprios 30MW de energia solar para proteger suas operações contra o aumento das tarifas.

Estudantes mexicanos criam concreto fotovoltaico que gera energia elétrica

Estudantes de doutorado do Instituto Politécnico Nacional (IPN), no México, desenvolveram um concreto fotovoltaico que tem a capacidade de gerar eletricidade quando irradiado com energia solar.

O projeto surgiu da necessidade de usar materiais de construção mais inteligentes e ecologicamente corretos, informou o IPN em um comunicado.

Na radiação solar, o México está localizado em uma posição privilegiada, assim que estados como Chihuahua, Sonora, Durango e Baja California tem mais radiação solar do que à média internacional.

Tal situação, no futuro, poderia facilitar o uso desta tecnologia na área de concreto inteligente.

Orlando Gutiérrez e Euxis Kismet Sierra Márquez trabalharam no projeto de um concreto que atende a todos os critérios estruturais para uso na construção de calçadas, pontes, lajes e muito mais.

Orlando Gutiérrez e Euxis Kismet

Mas, ao mesmo tempo, esse material tem a capacidade de utilizar energia elétrica armazenada de forma ecológica e sustentável para eletrodomésticos, carregamento de dispositivos móveis, iluminação arquitetônica, entre outros.

O protótipo é um pedaço sólido de concreto misturado com elementos orgânicos, que permite a captação da radiação solar e gera corrente elétrica.

Orlando Gutiérrez explicou que a obtenção de nanopartículas de concreto é obtida por uma técnica chamada “moagem de alta energia”, que busca atingir partículas abaixo de 100 nanômetros.

O cimento foi misturado com outros óxidos e compostos orgânicos (perovskita) para geração fotovoltaica.

Enquanto isso, Kismet Serra materiais sintetizados para criar perovskita, subsequentemente, juntou-se com óxido de titânio usados ​​na fabricação de células Grätzel, que o utilizou como uma matriz para absorver a radiação solar.

Nesse sentido, o pesquisador e orientador dos alunos, Felipe de Jesús Carrillo Romo, afirmou que os materiais fotovoltaicos têm a capacidade de absorver energia solar e transformá-la em eletricidade.

Traçando um caminho para células solares flexíveis mais baratas

Um pesquisador da Georgia Tech possui uma célula solar baseada em perovskita, que é flexível e mais leve que as versões baseadas em silício. Crédito: Rob Felt, Georgia Tech

Há muito o que gostar sobre células solares baseadas em perovskita. Eles são simples e baratos de produzir, oferecem flexibilidade que pode desbloquear uma ampla gama de métodos e locais de instalação e, nos últimos anos, atingiram eficiências energéticas que se aproximam das tradicionais células à base de silício.

Mas descobrir como produzir dispositivos de energia baseados em perovskita que duram mais do que alguns meses tem sido um desafio.

Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, da Universidade da Califórnia em San Diego e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts relataram novas descobertas sobre as células solares de perovskita, que podem levar ao surgimento de dispositivos com melhor desempenho.

"As células solares de perovskita oferecem muitas vantagens potenciais porque são extremamente leves e podem ser feitas com substratos plásticos flexíveis", disse Juan-Pablo Correa-Baena, professor assistente na Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Georgia Tech. "Para poder competir no mercado com células solares à base de silício, elas precisam ser mais eficientes."

Em um estudo publicado em 8 de fevereiro na revista Science e patrocinado pelo Departamento de Energia dos EUA e pela National Science Foundation, os pesquisadores descreveram em maior detalhe os mecanismos de como adicionar metal alcalino às perovskitas tradicionais leva a um melhor desempenho.

"Os perovskitas podem realmente mudar o jogo na energia solar", disse David Fenning, professor de nanoengenharia da Universidade da Califórnia em San Diego. "Eles têm o potencial de reduzir custos sem perder desempenho. Mas ainda há muito a aprender fundamentalmente sobre esses materiais."

Para entender os cristais da perovskita, é útil pensar em sua estrutura cristalina como uma tríade. Uma parte da tríade é tipicamente formada a partir do elemento chumbo. A segunda é tipicamente constituída por um componente orgânico, como o metilamónio, e a terceira é frequentemente composta por outros halogenetos, como o bromo e o iodo.

Nos últimos anos, os pesquisadores se concentraram em testar diferentes receitas para obter melhores eficiências, como adicionar iodo e bromo ao componente principal da estrutura. Mais tarde, eles tentaram substituir o césio e o rubídio pela parte da perovskita normalmente ocupada por moléculas orgânicas.

"Nós soubemos de trabalhos anteriores que adicionar césio e rubídio a uma perovskita mista de chumbo e iodo leva a uma melhor estabilidade e maior desempenho", disse Correa-Baena.

Mas pouco se sabia por que a adição desses metais alcalinos melhorou o desempenho das perovskitas.

Para entender exatamente por que isso parecia funcionar, os pesquisadores usaram mapeamento de raios-X de alta intensidade para examinar as perovskitas em nanoescala.

"Ao olhar para a composição dentro do material da perovskita, podemos ver como cada elemento individual desempenha um papel na melhoria do desempenho do dispositivo", disse Yanqi (Grace) Luo, estudante de doutorado em nanoengenharia na UC San Diego.

Eles descobriram que, quando o césio e o rubídio eram adicionados ao bromo misturado e perovskita de chumbo iodo, ele fazia o bromo e o iodo se misturarem mais homogeneamente, resultando em eficiência de conversão até 2% maior do que os materiais sem esses aditivos.

"Descobrimos que a uniformidade na química e estrutura é o que ajuda uma célula solar de perovskita a operar em seu potencial máximo", disse Fenning. "Qualquer heterogeneidade nesse backbone é como um elo fraco na cadeia."

Mesmo assim, os pesquisadores também observaram que, embora a adição de rubídio ou césio fizesse o bromo e o iodo se tornarem mais homogêneos, os próprios halogenetos metálicos permaneceram relativamente agrupados, criando "zonas mortas" inativas na célula solar que não produzem corrente.

"Isso foi surpreendente", disse Fenning. "Ter essas zonas mortas normalmente mataria uma célula solar. Em outros materiais, elas agem como buracos negros que sugam elétrons de outras regiões e nunca os deixam ir, então você perde corrente e voltagem.

"Mas nesses perovskitas, vimos que as zonas mortas ao redor do rubídio e do césio não eram muito prejudiciais para o desempenho das células solares, embora houvesse alguma perda atual", disse Fenning. "Isso mostra como esses materiais são robustos, mas também que há ainda mais oportunidades de melhoria."

As descobertas contribuem para o entendimento de como os dispositivos baseados em perovskita funcionam em nanoescala e podem lançar as bases para futuras melhorias.

"Esses materiais prometem ser muito rentáveis ​​e de alto desempenho, o que é praticamente o que precisamos para garantir que os painéis fotovoltaicos sejam implantados amplamente", disse Correa-Baena. "Queremos tentar compensar as questões da mudança climática, então a ideia é ter células fotovoltaicas o mais baratas possível".

Fonte: Instituto de Tecnologia da Geórgia

Uma nova tecnologia solar pode ser o próximo grande impulso para a energia renovável

Em todo o mundo, um grupo de empresas de Oxford, Inglaterra a Redwood City, Califórnia, está trabalhando para comercializar uma nova tecnologia solar que poderia impulsionar ainda mais a adoção da geração de energia renovável.

No início deste ano, a Oxford PV , uma startup trabalhando em conjunto com a Universidade de Oxford, recebeu US $ 3 milhões do governo do Reino Unido para desenvolver a tecnologia, que usa um novo tipo de material para fabricar células solares. Há dois dias, nos EUA, uma empresa chamada Swift Solar arrecadou US $ 7 milhões para levar a mesma tecnologia ao mercado, de acordo com um documento enviado à Securities and Exchange Commission.

Chamada de célula de perovskita, a nova tecnologia fotovoltaica usa chumbo híbrido orgânico-inorgânico ou material à base de haleto de estanho como camada ativa de coleta de luz. É a primeira nova tecnologia a surgir em anos para oferecer a promessa de maior eficiência na conversão de luz em energia elétrica a um custo menor do que as tecnologias existentes.

“A perovskita nos permitiu repensar o que podemos fazer com os painéis solares baseados em silício que vemos nos telhados hoje”, disse Sam Stranks, o principal consultor científico e um dos co-fundadores da Swift Solar, em um Ted Talk . “Outro aspecto que realmente me empolga: quão barato isso pode ser feito. Essas finas películas cristalinas são produzidas misturando-se dois sais baratos e abundantes para fazer uma tinta que pode ser depositada de muitas maneiras diferentes … Isso significa que os painéis solares de perovskita podem custar menos da metade de suas contrapartes de silício ”.

Inicialmente incorporada em células solares por pesquisadores japoneses em 2009, as células solares de perovskita sofriam de baixa eficiência e não tinham estabilidade para serem amplamente utilizadas na fabricação. Mas nos últimos nove anos, os pesquisadores melhoraram constantemente a estabilidade dos compostos usados ​​e a eficiência gerada por essas células solares.

A Oxford PV, no Reino Unido, está agora trabalhando no desenvolvimento de células solares que poderiam atingir eficiências de conversão de 37% – muito mais altas do que as células solares fotovoltaicas ou fotovoltaicas policristalinas existentes.

Novas químicas para a fabricação de células solares já foram promovidas no passado, mas o custo tem sido um obstáculo ao lançamento comercial, dado o baixo custo dos painéis solares graças, em parte, a um enorme impulso do governo chinês para aumentar a capacidade de produção.

Muitos desses fabricantes acabaram se dobrando, mas os sobreviventes conseguiram manter sua posição dominante na indústria, reduzindo a necessidade de os compradores buscarem novas tecnologias para economia de custo ou eficiência.

Há um risco que essa nova tecnologia também enfrenta, mas a promessa de melhorias radicais em eficiência a custos que são baixos o suficiente para atrair compradores têm os investidores mais uma vez colocando dinheiro atrás de químicas solares alternativas.

A Oxford PV já estabeleceu uma marca de eficiência líder mundial para células baseadas em perovskita, com 27,3%. Isso já é 4% maior do que os painéis de silício monocristalino líderes disponíveis hoje.

“Atualmente, células solares em tandem de perovskita sobre silício de tamanho comercial estão em produção em nossa linha piloto e estamos otimizando equipamentos e processos em preparação para a implantação comercial”, disse Chris CTO da Oxford PV em um comunicado.

Células solares impressas em painéis seis vezes maiores

Painel solar de perovskita

Painel solar de perovskita com uma dimensão seis vezes maior do que o recordista anterior. 

[Imagem: Swansea University]

Este é um módulo solar de perovskita do tamanho de uma folha de papel A4 – ele é quase seis vezes maior do que os módulos desse tipo de painel solar já fabricados antes.

O avanço mostra que a tecnologia funciona em uma escala maior do que as inúmeras demonstrações feitas recentemente em laboratório, o que é crucial para incentivar a indústria a adotar essa tecnologia.

Cada uma das inúmeras células individuais que formam o módulo é feita de perovskita, um material de interesse crescente porque pode ser fabricado de forma mais simples e a um custo menor do que as células solares de silício, o material mais usado hoje.

As células solares de perovskita também provaram ser altamente eficientes, com índices para eficiência de conversão de energia – a quantidade de luz que atinge uma célula e é convertida em eletricidade – tão altas quanto 22% em pequenas amostras puras ou até 25,5% em células híbridas.

Célula solar feita por impressão

Esquema das células solares de perovskita, fabricadas por impressão em condições ambiente. 

[Imagem: SPECIFIC/Swansea University]

Todo o processo de fabricação foi realizado em condições ambiente, sem a necessidade de processos de alto vácuo, necessários para a fabricação de silício.

Francesca de Rossi, da Universidade Swansea, no Reino Unido, construiu o painel solar usando um tipo de célula solar de perovskita e carbono (C-PSC: Carbon Perovskite Solar Cell), feita de diferentes camadas – titânia, zircônia e carbono na parte superior -, todas elas aplicadas por um processo de impressão.

Embora sua eficiência seja menor do que outros tipos de células solares de perovskita, as C-PSCs não se degradam tão rapidamente, tendo já provado a operação estável de mais de 1 ano sob iluminação real.

Este painel solar de grandes dimensões apresentou:

• Eficiência de conversão de energia de até 6,3% (PCE) quando avaliada em relação ao padrão “1 sol”, ou seja, luz solar simulada total. Este é um recorde mundial para um dispositivo C-PSC desse tamanho.
• PCE de 11% a 200 lux, aproximadamente equivalente aos níveis de luz em uma sala de estar média.
• PCE de 18% a 1000 lux, o que equivale a níveis de luz num supermercado.

“A chave para o nosso sucesso foi o processo de serigrafia. Nós o otimizamos para evitar defeitos causados pela impressão de áreas tão grandes. O registro preciso das camadas e a padronização da camada de bloqueio ajudaram a melhorar as conexões entre as células, aumentando o desempenho geral.

“Ainda há mais trabalho a ser feito, por exemplo no aumento da área ativa – a porcentagem da superfície do substrato que é realmente usada para produzir energia. Nós já estamos trabalhando nisso,” disse Francesca.

Fonte: Inovação Tecnológica

Novo avanço pode reduzir os preços solares para novos mínimos

O professor Yabing Qi e sua equipe da OIST, em colaboração com o professor Shengzhong Liu, da Universidade Normal de Shaanxi, na China, desenvolveram as células usando materiais e compostos que imitam a estrutura cristalina da perovskita mineral que ocorre naturalmente.

No que o professor Qi se refere como “o triângulo de ouro”, as tecnologias de células solares precisam cumprir três condições que merecem ser comercializadas: sua taxa de conversão de luz solar em eletricidade deve ser alta, elas devem ser baratas para produzir e devem ter um longo vida útil. Hoje, a maioria das células solares comerciais é feita de silício cristalino, que tem uma eficiência relativamente alta de cerca de 22%. Embora o silício, matéria-prima para essas células solares, seja abundante, o processamento tende a ser complexo e aumenta os custos de fabricação, tornando o produto acabado caro.

Perovskite oferece uma solução mais acessível, disse o professor Qi. A perovskita foi usada pela primeira vez para fabricar células solares em 2009 pela equipe de pesquisa do Prof. Tsutomu Miyasaka na Universidade Toin de Yokohama, no Japão, e desde então vem ganhando importância rapidamente.

“A pesquisa sobre células de perovskita é muito promissora. Em apenas nove anos, a eficiência dessas células passou de 3,8% para 23,3%. Outras tecnologias levaram mais de 30 anos de pesquisa para chegar ao mesmo nível ”, explicou Qi. O método de fabricação que ele e sua equipe de pesquisa desenvolveram produz células solares de perovskita com uma eficiência comparável às células de silício cristalino, mas é potencialmente muito mais barato do que produzir células solares de silício.

Para fazer as novas células, os pesquisadores revestiram substratos condutivos transparentes com filmes de perovskita que absorvem a luz do sol de maneira muito eficiente. Eles usaram uma técnica baseada em reação sólido-gás na qual o substrato é primeiramente revestido com uma camada de triiodeto de hidrogênio incorporado com uma pequena quantidade de íons cloro e gás metilamina – permitindo que eles reprodutivelmente produzissem painéis uniformes grandes, cada um consistindo de múltiplos painéis solares. células.

No desenvolvimento do método, os cientistas perceberam que fazer a camada de perovskita de 1 mícron de espessura aumentou significativamente a vida útil da célula solar. “As células solares ficam praticamente inalteradas depois de trabalhar por 800 horas”, diz o Dr. Zonghao Liu, pesquisador de pós-doutorado na unidade de pesquisa do Prof. Qi em OIST e o primeiro autor do estudo.

Além disso, um revestimento mais espesso não apenas impulsionou a estabilidade das células solares, mas também facilitou os processos de fabricação, diminuindo assim seus custos de produção. “A camada de absorvedor mais espessa garante boa reprodutibilidade da fabricação de células solares, que é uma vantagem fundamental para a fabricação em massa no cenário de escala industrial realista”, disse o Dr. Liu.

O grande desafio que o professor Qi e sua equipe enfrentam agora é aumentar o tamanho de sua célula solar recém-projetada, do protótipo de 0,1 mm quadrado para grandes painéis de tamanho comercial que podem ter vários metros de comprimento. É aqui que a indústria pode ajudar.

“Existe uma grande lacuna entre as descobertas em laboratório e a realidade, e a indústria nem sempre está pronta para cobrir toda essa lacuna por si só. Assim, os pesquisadores precisam dar mais um passo necessário além de seus laboratórios e conhecer a indústria no meio do caminho ”, disse Qi.

Para dar esse passo, o Prof. Qi e a equipe receberam uma doação generosa do Centro de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica da OIST, sob o seu Programa de Prova de Conceito. Com esse financiamento, a equipe construiu um modelo funcional de seus novos módulos solares de perovskita consistindo de múltiplas células solares em substratos de 5cm × 5cm, com uma área ativa de 12cm² – muito maior que seu protótipo experimental, mas menor do que o necessário para objetivos comerciais.

Embora o processo de aumento de escala tenha reduzido a eficiência das células de 20% para 15%, os pesquisadores estão otimistas de que poderão melhorar a maneira como trabalham nos próximos anos e comercializar com sucesso seu uso.

Este trabalho bastante encorajador. 20% de eficiência a baixo custo é atraente, enquanto 15% não é muito. Onde essa perda de 25% é causada deve ser de considerável interesse.

O novo processo de fabricação parece muito promissor, já que a perda de escala certamente será encontrada e mais eficiência provavelmente será desenvolvida. Com novos recursos, essa tecnologia provavelmente será recompensada para produtores e consumidores. Provavelmente não seremos informados em alguns anos que nosso novo dispositivo tem essa tecnologia, mas o dispositivo custará menos.

Fonte: O Petróleo

Novo material faz painéis solares gerar o dobro da energia elétrica.

Tornar os painéis solares mais baratos e mais eficientes é um objetivo prioritário, para podermos ter uma fonte de energia para substituir de forma permanente os tradicionais combustíveis fósseis. A investigação tem-se centrado nos materiais,com a perovskita a servir como base na investigação de uma universidade japonesa. Agora, a famosa universidade UCLA usou este material como base para bater o recorde da célula fotovoltaica mais eficiente de sempre.

Um grupo de cientistas da Escola de Engenharia Samueli da UCLA criou uma película que permite às células fotovoltaicas dos painéis solares atingirem uma eficiência de 22,4 por cento, mais que duplicando o recorde anterior de 10,9 por cento, obtido em 2015. A perovskita, feita de chumbo e iodo, foi pulverizada sobre uma célula de vidro e uma camada de CIGS, um composto que mistura cobre, índio, gálio e selénio, e esta combinação que garante uma conversão mais eficiente da luz solar em energia elétrica utilizável.

Yang Yang, professor de ciência de materiais na UCLA, explica que “o design da nossa célula permite extrair energia de duas partes distintas do espetro de luz solar, a partir da mesma área de absorção. É mais energia do que íamos conseguir só com a camada de CIGS”. A camada de dois mícron de CIGS já garantia 18,7 por cento de eficiência energética, mas o mícron adicional de perovskita funciona como um turbocompressor de um motor de automóvel, aqui aumentando a voltagem da célula e, consequentemente, a sua geração de energia.

Apesar de ter atingido um recorde de eficiência, Yang ainda não está satisfeito com o resultado final, e deseja comprovar que “o nosso design de dupla camada pode aproximar-se dos 30 por cento de conversão de luz solar em energia, e esse vai ser o nosso próximo objetivo”. Estas células fotovoltaicas vão poder ser integradas em vidros, facilitando o uso de energia solar em construções habitáveis ou de trabalho.

Petrobras vai produzir painéis fotovoltaicos flexíveis

A Petrobras trabalha com a perspectiva de entrar no mercado de produção e comercialização de uma nova geração de painéis solares flexíveis. Para isso, a empresa firmou com o Centro Suíço de Tecnologia e Microtecnologia Brasil (CSEM Brasil), sediado em Minas Gerais, cooperação para desenvolvimento de um composto para produção de células fotovoltaicas impressas e flexíveis. Os investimentos são de R$ 23,77 milhões ao longo de dois anos e meio.

“Os painéis fotovoltaicos flexíveis são uma solução tecnológica interessante para o futuro da energia”, disse o gerente-geral de Pesquisa e Desenvolvimento em Refino e Gás Natural do Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes), Oscar Chamberlain. Ele explica que esses painéis são uma nova forma de produção de energia elétrica através da fonte solar e apresentam vantagens, por exemplo, porque são feitos de um material flexível e transparente, que pode ser usado na própria roupa, no celular, no carro, na fachada de prédios.

Chamberlain analisa que o CSEM Brasil avançou nessa área e alcançou uma escala que permite desenvolver e colocar painéis flexíveis quase de uso industrial. No caso da Petrobras, o interesse é avançar um pouco mais nessa fronteira do conhecimento e trabalhar no desenvolvimento conjunto de um novo componente desses painéis, feitos com polímeros, onde são colocados compostos orgânicos com capacidade de atuar como célula fotovoltaica (dispositivo para converter a luz do sol em energia elétrica).

Estrutura cristalina

“A Petrobras quer trabalhar com uma nova estrutura cristalina, que é a perovskita, que pode aumentar sensivelmente a capacidade de absorção e transformação em energia elétrica da emissão solar”, destacou Chamberlain. Isso está sendo desenvolvido tanto para painéis solares rígidos quanto, no caso em questão, para painéis flexíveis. Há estudos de que filmes com perovskita solar podem atingir, ou mesmo ultrapassar, a eficiência dos atuais painéis solares rígidos de silício, com menores custos de produção.

Com mais de 30 anos de experiência no desenvolvimento de catalizadores para refino, o Cenpes usa agora conhecimentos para o desenvolvimento de ingredientes inorgânicos. “A gente já trabalha com nanotecnologia há um bom tempo”, lembrou Chamberlain. Segundo ele, o desenvolvimento desses novos ingredientes pode aumentar a eficiência dos painéis fotovoltaicos flexíveis.

As energias renováveis, com destaque para a solar e a eólica, são prioridades no plano de investimentos da Petrobras. “Dentro das estratégias em renováveis, [o objetivo] é atuar em negócios de energia renovável de forma rentável”, afirmou.

A companhia tem projetos para entrar gradualmente no mercado de geração solar distribuída. “Não é só produção de energia para consumo interno. Dentro da missão de ser uma empresa integrada de energia, a Petrobras quer trabalhar também uma opção de mercado”. No Plano de Negócios e Gestão de 2019 a 2023 não está prevista a entrada da Petrobras no mercado de produção e comercialização de painéis solares flexíveis.

Componentes químicos

Os componentes químicos que vão ser depositados nos filmes de polímero serão testados e desenvolvidos no CSEM Brasil, podendo evoluir para outras escalas. A Petrobras espera ter os primeiros resultados das pesquisas já no primeiro ano do termo de cooperação. Os filmes obtidos serão produzidos e comparados com os compostos comerciais disponíveis no momento.

De acordo com informação da assessoria de imprensa da Petrobras, pesquisas sobre a aplicação do composto perovskita à conversão da energia solar vêm sendo feitas no exterior há cerca de dez anos, em instituições dos Estados Unidos e da Inglaterra. “É um material de ponta que tem grandes esforços para seu desenvolvimento”, disse Chamberlain.

O gerente-geral do Cenpes informou que a Petrobras vai buscar parceria com universidades e institutos de pesquisa do Brasil e do exterior para o desenvolvimento desse elemento, como faz habitualmente em outros projetos, atuando junto com 120 universidades do Brasil.

Novo material sintético vai tornar painéis solares ainda mais baratos

Os painéis solares têm-se tornado cada vez mais vulgares e eficientes, mas ainda existia um obstáculo a ultrapassar para que estes se tornem uma maneira regular de extrair energia da luz solar. O preço do silício, componente importante para o funcionamento das células, ia ser sempre um problema, mas agora já existe um novo material que pode substituir este elemento e tornar as células fotovoltaicas mais baratas para todos.

A solução foi proposta pelo Instituto de Tecnologia e Ciência de Okinawa, no Japão. Investigadores experimentaram substituir o silício por uma estrutura cristalina de perovskita, mas feita de materiais sintéticos em vez de orgânicos, eliminando a fraqueza ao calor que caracterizava esta configuração molecular. Além de mais baratas de produzir, são também mais fáceis de aplicar, quando dissolvidas.

O problema é que o material inorgânico é menos eficiente a absorver energia, mas os investigadores da universidade japonesa introduziram manganês na estrutura, resolvendo este problema, ao mesmo tempo que incorporaram elétrodos de carbono (em vez de ouro) para a condução de energia, reduzindo ainda mais o preço de produção. O próximo obstáculo é aumentar o tempo de vida, pois estima-se que estas células só durem até dois anos, contra 20 de um painel solar vendido atualmente.

Fonte: Motor24

Livro defende inovação para ampliar o uso de fonte solar

Limitações tecnológicas podem levar a beco sem saída, escreve autor.

Conjunto de painéis solares em deserto na Califórnia (EUA); autor defende mais verba governamental para pesquisa – Lucy Nicholson

Há algo de ligeiramente mágico na energia solar. A maioria dos métodos de geração de eletricidade recorre a equipamento rotativo, imãs e bobinas para induzir uma corrente. Os painéis solares geram eletricidade sem precisar de partes móveis.

Por décadas, parecia que a esotérica ciência do efeito fotovoltaico teria aplicação limitada para usos especializados, como acontece nos satélites. Mas os painéis solares atuais são um produto para o mercado de massa e estão se espalhando pelos telhados de lojas e casas e florescendo em grandes centrais de geração de energia.

Varun Sivaram, que pesquisa sobre ciência e tecnologia no Conselho de Relações Exteriores, em Nova York, estudou a revolução solar e o que viu tanto o entusiasmou quanto o preocupou.

Ele escreve que a energia solar pode ter um futuro brilhante, e que talvez atenda à maior parte da demanda mundial por eletricida- de, antes do fim do século. Mas também alerta para o fato de que seu desenvolvimento pode chegar a um beco sem saída, por causa de tecnologias falhas que limitarão seu crescimento.

Seu livro “Taming the Sun” (Domando o sol) é tanto o melhor panorama disponível quanto à situação atual do setor quanto um plano de rota sobre como ele pode buscar um futuro mais brilhante.

Os escritores que tratam da energia renovável tendem a recair em duas categorias: os interessados em desmascarar um setor que veem como grande trapaça e os visionários que descrevem um futuro deslumbrante, mas são vagos quanto aos detalhes de como chegar lá.

Sivaram diz que desejava oferecer uma visão “equilibrada”, e foi o que ele fez em seu estudo detalhado sobre as promessas e os percalços da energia solar. É difícil resistir ao seu argumento de que apenas a inovação permitirá realizar todo o potencial dela.

O setor floresceu nos últimos dez anos como resultado de apoio governamental e de uma queda de custos que o tornou competitivo contra os combustíveis fósseis.

O que tornou possível esse progresso não foi uma ruptura tecnológica – células de silício estão em uso desde a década de 1950 –, mas sim a fabricação em alto volume, especialmente na China, que fez o setor se beneficiar de economia de escala.

Sivaram teme que, na década de 2030, os painéis solares em sua configuração atual atinjam limites econômicos e técnicos.

INOVAÇÃO

A solução que ele defende é a inovação, nas redes de eletricidade, nas estruturas financeiras e na tecnologia solar.

Os verdadeiros heróis do livro emergem apenas na metade do texto, quando ele nos apresenta à perovskita –um mineral cristalino que é “o líder inconteste” entre as tecnologias solares emergentes– e a outras ideias para alternativas superiores aos painéis de silício que se tornaram o padrão do mercado.

Não se pode confiar apenas no setor de capital para empreendimentos como fonte do apoio de que essas novas tecnologias precisam, escreve Sivaram. “A maior prioridade do governo dos EUA deveria ser elevar dramaticamente as verbas para pesquisa e desenvolvimento para tecnologias solares inovadoras.”

Essa recomendação acarreta o risco de fazer da busca da perfeição um obstáculo no caminho do viável.

Ele descreve um decepcionante voo de helicóptero por sobre um vasto complexo de painéis solares no deserto de Mojave (Califórnia), quando percebeu que não havia maneira de colocar em operação as inovadoras células em que trabalhava em seu laboratório em Oxford com a rapidez e a escala necessárias.

Os painéis de silício podem não ser ideais, mas são abundantes e baratos. A história da Solyndra, companhia californiana que propunha uma tecnologia solar inovadora, recebeu apoio do governo Obama, mas terminou por se provar um fiasco comercial e de engenharia, é um exemplo das dificuldades que um governo enfrenta para apoiar a inovação.

“Taming the Sun” oferece um alerta importante sobre os riscos que o setor enfrentará se persistir no mesmo caminho. Quem deseja compreender como a transição dos combustíveis fósseis para a energia renovável pode acontecer deveria ficar atento à hipótese de Sivaram.

Tradução de PAULO MIGLIACCI

Fonte: Folha

Olho de inseto inspira painéis solares mais duráveis

Colocar minúsculas células solares em uma estrutura similar às microlentes que formam o olho composto de um inseto pode ajudar a superar os obstáculos para o desenvolvimento das promissoras células fotovoltaicas de perovskita. Uma estrutura biomimética inspirada nos olhos de insetos foi capaz de proteger essas frágeis células solares, retardando sua deterioração quando expostas ao calor, à umidade ou ao estresse mecânico.

"As perovskitas são materiais promissores e de baixo custo que transformam a luz solar em eletricidade de forma tão eficiente quanto as células solares convencionais feitas de silício. O problema é que as perovskitas são extremamente instáveis e mecanicamente frágeis. Elas mal sobrevivem ao processo de fabricação, o que dizer então da durabilidade a longo prazo no meio ambiente," afirmou o professor Reinhold Dauskardt, da Universidade de Stanford, nos EUA.

A fragilidade das células solares é relacionada à sua estrutura cristalina. Com o objetivo de superar o desafio da durabilidade, a equipe voltou-se para os olhos compostos das moscas, que consistem em centenas de pequenos olhos segmentados.

A célula solar composta construída pela equipe é formada por centenas de microcélulas de perovskita dispostas em um andaime de forma hexagonal, no qual cada 'favo' mede apenas 500 micrômetros de largura. O andaime é produzido com uma resina epóxi de baixo custo amplamente utilizada na indústria microeletrônica.

A equipe expôs suas células compostas a temperaturas de 85ºC e umidade relativa de 85% durante seis semanas para testar sua durabilidade. Apesar dessas condições extremas, as células continuaram a gerar eletricidade a taxas de eficiência elevadas.

Painéis solares impressos podem ser a solução para carregar seu celular

Quem nunca desejou que seu smartphone fosse capaz de se recarregar sozinho? Pois bem, o fato é que o pesquisador Artur Kupczunas, co-fundador da empresa Saule Technologies, pode trazer uma resposta para isso. A solução? Imprimir painéis solares em seus smartphones para que eles carreguem durante o dia.

Revelada por Kupczunas durante a conferência EuroNanoForum, em Malta, a tecnologia, segundo ele, utiliza minúsculos cristais de perovskita. O mineral, que é barato e altamente sensível, pode ser usado para criar pequenas camadas de células solares. E o melhor: essa camada teria apenas um décimo da espessura de um fio de cabelo humano, o que significa um aumento quase imperceptível no tamanho de um eletrônico.

Feita de um material barato e mais fina do que um fio de cabelo, essa tecnologia de painéis solares pode ser usada em praticamente qualquer lugar.

Uma tecnologia como essas não estaria limitada apenas a um eletrônico, é claro. Como apontado pela revista científica Phys.Org, esse método pode ser usado para transformar praticamente qualquer superfície em um painel solar – incluindo o chão e as paredes à nossa volta –, representando uma redução no custo de produção de energia solar drasticamente.

Infelizmente, Kupczunas não se aprofundou no assunto para que fosse possível imaginar quando esse projeto poderia se tornar realidade. Logo, só podemos torcer que essa tecnologia chegue ao mercado em um futuro próximo.

O desenvolvimento de nanomateriais de baixa dimensão poderia revolucionar as futuras tecnologias.

Javier Vela, cientista do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos Estados Unidos, acredita que melhorias em processadores de computador, telas de TV e células solares virão de avanços científicos na síntese de nanomateriais de baixa dimensão.

Os cientistas do Laboratório Ames são conhecidos por sua experiência na síntese e fabricação de materiais de diferentes tipos, de acordo com Vela, que também é professor associado de química da Universidade Estadual de Iowa. Em muitos casos, esses novos materiais são feitos em massa, o que significa micrômetros a centímetros de tamanho. O grupo de Vela está trabalhando com nanocristais de tamanho pequeno, nanométrico ou bilionésimo de metro.

"Estamos tentando descobrir o que acontece com os materiais quando vamos para tamanhos menores de partículas, os materiais serão melhorados ou impactados negativamente, ou encontraremos propriedades que não eram esperadas", disse Vela. "Nosso objetivo é ampliar a ciência dos nanomateriais de baixa dimensão."

Alguns dos semicondutores inorgânicos em estudo por Vela e colaboradores. - Imagem: Laboratório Ames

Em um artigo publicado na revista Chemistry of Materials ("Desenvolvimento Sintético de Materiais de Baixa Dimensão"), Vela e co-autores Long Men, Miles White, Himashi Andaraarachchi e Bryan Rosales discutiram os destaques de alguns dos seus trabalhos mais recentes sobre a síntese de baixa dimensional materiais.

Um desses tópicos foi o avanço na síntese de nanocristais de núcleo-casca baseados em germânio. Vela diz que a indústria está muito interessada em tecnologias semicondutoras baseadas em nanocristais para aplicações como células solares.

Pequenas partículas podem afetar muitas coisas, desde propriedades de transporte (quão bem um nanocristal conduz calor e eletricidade) até propriedades ópticas (quão forte ela interage com a luz, absorve luz e emite luz).

Isto é especialmente verdadeiro em células solares fotovoltaicas. "Vamos dizer que você está usando um material semicondutor para fazer um dispositivo solar, muitas vezes há um desempenho diferente quando as células solares são feitas de materiais a granel em oposição a quando são feitas com nanomateriais. diferentemente, eles o absorvem melhor. É uma maneira de manipular dispositivos e ajustar o desempenho ou a eficiência de conversão de energia ", disse Vela.

Além das células solares, Vela diz que há um tremendo interesse no uso de nanocristais na televisão de ponto quântico e monitores de computador, dispositivos ópticos como LEDs (diodos emissores de luz), imagens biológicas e telecomunicações.

Ele diz que há muitos desafios nesta área porque dependendo da qualidade dos nanocristais usados, você pode ver diferentes propriedades de emissão, que podem afetar a pureza da luz.

"Em última análise, o tamanho dos nanocristais usados ​​pode fazer uma enorme diferença na limpeza ou nitidez das cores nas telas de TV e computador", disse Vela. "A tecnologia de televisão e computador é um negócio multibilionário em todo o mundo, então você pode ver o valor potencial que nossa compreensão das propriedades dos nanocristais poderia trazer para essas tecnologias."

No estudo, o grupo de Vela também discutiu os avanços feitos no estudo de síntese e caracterização espectroscópica de perovskitas de halogênio organolead, que Vela diz ser um dos mais promissores semicondutores para células solares devido ao seu baixo custo e fácil processabilidade. Ele acrescenta que os fotovoltaicos feitos com esses materiais agora atingem eficiências de conversão de energia de mais de 22%.

A pesquisa de Vela nesta área concentrou-se em perovskitas de haleto misto. Ele diz que seu grupo descobriu que esses materiais exibem propriedades físicas e químicas interessantes que as pessoas não haviam percebido antes, e agora eles estão tentando entender melhor a correlação entre a estrutura e a composição química das perovskitas e como elas se comportam nas células solares.

"Um de nossos objetivos é usar o que aprendemos para ajudar a baixar o custo das células solares e produzi-las de maneira mais confiável e rápida", disse Vela.

Além disso, o grupo Vela está estudando como substituir o chumbo em perovskitas tradicionais de halogenetos organolead com algo menos tóxico, como o germânio. "Em princípio, essa é uma área que deveria ser muito mais conhecida, mas não é", disse Vela. "Quando conseguimos substituir o germânio por chumbo, conseguimos produzir uma perovskita mais leve, que, segundo ele, poderia impactar positivamente a indústria automotiva, por exemplo.

"Isso pode ter grandes implicações para as aplicações de transporte, onde você não quer muito chumbo porque é muito pesado", disse Vela. No futuro, Vela diz que o foco do seu grupo será o avanço da ciência em materiais de baixa dimensão.

"Não estamos trabalhando com materiais conhecidos, mas o mais recente; o mais recentemente descoberto", disse Vela. "E toda vez que podemos avançar na ciência, estamos um passo mais perto de oportunidades para mais comercialização, mais produção, mais produção e mais empregos nos EUA".

Laboratório Ames. Postado: 15 de jun. De 2017.

Perovskita começa a ameaçar células solares de silício

Já se sabia que as células solares de perovskita vieram para ficar.

O que não se sabia é que elas começariam a ameaçar as células solares de silício tão rapidamente.

As células solares de perovskita são potencialmente muito mais baratas do que as de silício, além de o material poder ser usado para fabricar células solares ou LEDs, dependendo da necessidade.

Agora, duas equipes, trabalhando de forma independente, conseguiram dois avanços que fizeram este novo material fotovoltaico crescer e aumentar de eficiência.

Eficiência

Michael Saliba, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, bateu o recorde de eficiência na geração fotovoltaica com células solares de perovskita.

Seus protótipos superaram um patamar significativo, chegando a exatos 20,2%.

Além disso, a equipe resolveu o problema do material transportador de cargas positivas na célula solar, substituindo os caros materiais usados em laboratório até agora.

O novo material, chamado FDT (sigla em inglês para fluoreno-ditiofeno dissimétrico), custa apenas um quinto do preço dos materiais usuais. Mais importante, ele pode ser facilmente modificado, fornecendo um esquema para a criação de toda uma família de materiais transportadores de cargas positivas.

"As células solares de perovskita de melhor rendimento usam materiais de transporte de lacunas que são difíceis de fabricar e purificar, e são proibitivamente caros. Em comparação, o FDT é fácil de sintetizar e purificar e seu custo é estimado em um quinto daquele dos materiais existentes," disse o professor Mohammad Nazeeruddin.

Tamanho

O novo processo de fabricação permite fabricar grandes pastilhas de perovskita, permitindo aumentar a eficiência de células solares grandes. [Imagem: Brown University/NREL]

Mengjin Yang, da Universidade Brown, nos EUA, ficou no patamar já bem estabelecido de eficiência dessas células solares, com seus protótipos alcançando a faixa dos 15%.

Mas sua grande inovação foi fabricar cristais grandes de perovskita, conseguindo pastilhas com áreas superiores a um centímetro quadrado.

Ainda é pouco perto das pastilhas de silício, mas é uma demonstração cabal de que as perovskitas são bem mais do que curiosidades de laboratório, e que estão prontas para caminhar dos laboratórios para as fábricas.

"O problema com as perovskitas é que, quando você tenta fabricar filmes grandes com as técnicas tradicionais, geram-se defeitos no filme que diminuem a eficiência," explicou o professor Nitin Padture, coordenador da equipe.

A solução foi usar precursores orgânicos no ambiente de crescimento dos cristais que funcionam como cola para os pequenos cristais emergentes de perovskita, que então se juntam para formar um cristal grande.

A equipe agora quer otimizar a eficiência das suas células solares e já fala em alcançar o patamar de 25%.

Células solares de perovskita, agora eficientes e grandes

Dimensões industriais

As células solares de perovskita estão entre as mais promissoras para que o setor de energia solar alcance um novo patamar - para cima, com aumento de eficiência, e para baixo, com redução do custo dos painéis solares.

Há poucos dias, uma equipe de Hong Kong juntou cristais de perovskita e silício para fazer uma célula solar híbrida com uma eficiência recorde de 25,5%.

Agora, uma equipe da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, produziu células "puras" de perovskita com dimensões práticas - mais de 1 cm² - e com uma eficiência excepcional.

Enquanto o padrão atual alcançava áreas de 0,1 cm² com uma eficiência de conversão de 20%, Xiong Li e seus colegas criaram cristais puros de perovskita com 1 cm² e eficiência média de 19,6%.

A capacidade para criar cristais grandes é essencial para a fabricação das células em escala industrial.

Sementes de cristais

A equipe do professor Michael Graetzel, onde Li fez seu trabalho, é mais conhecida pelo desenvolvimento das células solares orgânicas, ou sensibilizadas por corantes (DSC). De fato, as primeiras células solares de perovskita eram do tipo DSC, com o corante substituído por minúsculos cristais de perovskita.

Mas ninguém havia conseguido produzir cristais grandes o suficiente para cobrir uma grande área porque os solventes utilizados - na verdade um antissolvente - criavam um gradiente nas dimensões dos cristais, gerando inúmeras interfaces entre eles que diminuíam seu desempenho.

Estrutura e visão em corte da célula solar. [Imagem: Xiong Li et al. - 10.1126/science.aaf8060]

A solução que Li encontrou para esse problema foi simples: uma técnica de vácuo remove o componente volátil que fica em excesso, deixando que os cristalitos se depositem ao longo de toda a área. Esses cristalitos funcionam como sementes a partir das quais o cristal cresce de forma homogênea por toda a área.

Célula solar híbrida bate recorde com 25,5% de eficiência

Recorde de célula solar

Quando apareceram pela primeira vez, em 2009, as células solares de perovskita tinham uma eficiência de 3,8%, o que já era bastante por se tratar de um material que apenas começava a ser explorado.

De fato, com suas propriedades fotovoltaicas impressionantes, as perovskitas tornaram-se um tema de investigação vigorosa em todo o mundo, começando a ameaçar as células solares de silício quando alcançaram a casa dos 15% de eficiência, tornando-se então um dos materiais mais promissores não apenas para fabricação de células solares, mas também de LEDs.

Agora, uma equipe da Universidade Politécnica de Hong Kong criou uma célula solar híbrida de perovskita e silício na qual os dois materiais funcionam em série, resultando em um recorde de eficiência de conversão de energia solar em eletricidade de 25,5%.

Se essa inovação conseguir migrar do laboratório para o mercado, estima-se que a energia solar possa ser gerada a um custo de US$ 0,35/W, em comparação com os US$ 5/W atuais - com base no custo das células solares de silício disponíveis no mercado.

Perovskita com silício

Como a luz do Sol é composta por uma multiplicidade de comprimentos de onda - ou cores - uma combinação de diferentes materiais pode tornar as células solares mais eficientes ao absorver uma parte maior do espectro solar.

Neste caso, a equipe montou uma camada tripla de perovskita, cada uma com uma espessura precisamente ajustada, que foram tornadas altamente transparentes graças a uma morfologia superficial inspirada nas pétalas de rosa.

Essa tricamada de perovskita captura os fótons de comprimento de onda mais curtos, e deixa passar o restante de luz, que então atinge a camada de silício que vai logo abaixo, que se encarrega de absorver os fótons com comprimentos de onda mais longos.

A meta da equipe agora é aprimorar o processo de fabricação das células solares híbridas para que seja viável produzi-las em escala industrial. Mas eles afirmam que não deram o trabalho de aumento de eficiência por encerrado, acreditando ser possível atingir índices ainda maiores do que os já impressionantes 25,5%.

Brasileiros avançam em células solares inovadoras - Células solares de perovskita

Células solares de perovskita

Há poucos meses, pesquisadores da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) apresentaram os primeiros protótipos de células solares de perovskitas feitas no Brasil, um dos materiais mais promissores e mais pesquisados atualmente em todo o mundo.

Agora foi a vez de uma equipe da UNESP (Universidade Estadual Paulista) dar um passo adicional, alcançando uma eficiência de 15% na conversão de energia solar em eletricidade.

Atualmente, as células solares mais comuns são feitas de silício, que apresentam uma eficiência de conversão de energia na faixa de 20%. Mas elas parecem ter chegado ao limite porque, nos últimos 15 anos, não foram observados progressos com as células de silício e sua eficiência permanece estagnada.

Perovskita com nióbio

A nova tecnologia fotovoltaica, usando cristais de perovskitas, foi descoberta em 2009. "Inicialmente, a eficiência de conversão de energia das células solares de perovskita era de apenas 3%. Hoje, já temos eficiências tão altas quanto 22%. Esse rápido avanço colocou as células solares de perovskitas em competição com as células de silício comerciais e essa tecnologia já é considerada promissora para a aplicação em larga escala," detalhou a pesquisadora Sílvia Letícia Fernandes, responsável pelos novos aprimoramentos.

A inovação no trabalho de Sílvia foi a introdução de óxido de nióbio como parte da célula solar, a fim de melhorar seu desempenho: "Conseguimos bons resultados quando inserimos o óxido de nióbio nas células, inclusive um ganho na estabilidade do dispositivo. Vale ressaltar que o uso do nióbio é de grande interesse para o nosso país, visto que mais de 90% das reservas desse mineral estão localizadas no Brasil."

Perovskitas

Perovskita é um termo geral usado para designar a estrutura do material - CH3NH3PbI3 é o material mais utilizado - responsável por absorver a luz do sol e gerar corrente elétrica.

Existem várias vantagens que as células de perovskitas apresentam sobre as de silício tradicionais.

"Enquanto o dióxido de silício (SiO2) é abundante na forma de areia de praia, separar as moléculas de oxigênio ligadas ao silício requer uma quantidade gigantesca de energia. O dióxido de silício funde a altas temperaturas, acima de 1500 °C, o que paradoxalmente libera mais emissão de dióxido de carbono na atmosfera e também cria um limite fundamental sobre o custo de produção das células solares de silício. Outra complicação das células fotovoltaicas de silício é que elas são pesadas e rígidas. Estes painéis pesados contribuem para os altos custos de montagem das matrizes e módulos fotovoltaicos de silício," comenta a pesquisadora.

Como são feitas de filmes finos - as perovskitas são consideradas um material bidimensional, como as folhas de grafeno - elas são muito mais flexíveis e têm potencial para serem mais baratas.

Desafios a vencer

Enquanto as células solares de silício são consideradas uma tecnologia madura, o progresso das células de perovskitas continua a florescer. Em sete anos, sua eficiência aumentou cinco vezes, tendo duplicado apenas nos últimos dois anos.

Mas ainda existem desafios a vencer para que as células de perovskitas saiam dos laboratórios e cheguem aos telhados das casas.

"Células de silício são extremamente resistentes, o que não é o caso das de perovskitas. Estas permanecem suscetíveis à água, ao ar e à luz. Além disso, a questão de como produzir células solares de perovskita em grande escala de forma competitiva com a tecnologia de silício é ainda um ponto de interrogação. Mas, com o aumento exponencial da eficiência de conversão de energia, baixos custos de produção e métodos fáceis de fabricação que são ambientalmente amigáveis, o potencial das células solares de perovskitas é promissor e brilhante," prevê Sílvia.

Fotossíntese artificial está a um passo da aplicação prática

Usina de fotossíntese artificial

Tido como promissora há décadas, a tecnologia da fotossíntese artificial acaba de criar o primeiro projeto prático para separação fotoeletroquímica da água, usando energia solar para produzir hidrogênio.

Este é um passo decisivo para a aplicação da tecnologia em escala comercial, tornando realidade a promessa de criação de uma fonte de energia sustentável e totalmente limpa.

A fotossíntese artificial emprega uma combinação de células solares e de eletrolisadores, convertendo diretamente a energia solar no "meio de armazenamento universal", o hidrogênio, que pode ser queimado ou usado em células a combustível para produzir eletricidade sem poluição.

O conceito apresentado por uma equipe alemã é flexível tanto no que diz respeito aos materiais utilizados, como ao tamanho do sistema.

Usina modular

O sistema criado por Burga Turan e seus colegas da Universidade Julich é bastante diferente das abordagens em escala de laboratório apresentadas até agora.

Em vez de pequenos componentes individuais interligados por fios, Turan idealizou um sistema compacto e autônomo, construído com materiais facilmente disponíveis e de baixo custo, e permitindo a conexão de qualquer tipo de célula solar.

Com uma área superficial de 64 cm², o protótipo ainda parece ser pequeno para um projeto que se apresenta como a caminho do uso prático, mas a vantagem está justamente nesse esquema modular: basta repetir a unidade básica e ir conectando uma por uma, até se alcançar a potência desejada.

Esquema (em cima) e protótipo da célula de fotossíntese artificial (embaixo), medindo 64 cm². [Imagem: Bugra Turan]

Lançamento no mercado

No momento, a eficiência na conversão solar para hidrogênio do protótipo é de 3,9%.

Se parece pouco, é bom lembrar que a fotossíntese natural só atinge uma eficiência de 1%. Além disso, a equipe afirma que já tem planos para que essa eficiência chegue a 10% dentro de um período de tempo "relativamente curto".

Isto sem contar a possibilidade de tirar proveito do desenvolvimento de novas categorias de células solares, como as de perovskitas, que já bateram na casa dos 20% de eficiência em protótipos de laboratório.

"Esta é uma das grandes vantagens do novo design, que permite que os dois componentes principais sejam otimizados separadamente: a parte fotovoltaica, que produz eletricidade a partir da energia solar, e a parte eletroquímica, que usa esta energia para a separação da água," disse Turan.

"Pela primeira vez, estamos trabalhando no sentido de um lançamento no mercado. Nós criamos a base para tornar isto uma realidade," acrescentou seu colega Jan-Philipp Becker.