Células solares de silício transparentes e flexíveis - em dose dupla

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/03/2020

O segredo da tecnologia está na deposição de nanobastões sobre um substrato flexível e transparente.
[Imagem: Sung Bum Kang et al. - 10.1038/s41377-019-0234-y]

Painel solar flexível e transparente

Pesquisadores coreanos conseguiram fabricar células solares de silício que, além de manter a conhecida eficiência do material, também são transparentes, flexíveis e podem até ser esticadas.

Isso virtualmente dá aos painéis solares as duas grandes vantagens das células solares orgânicas - ou de plástico -, que vêm despontando como uma alternativa promissora justamente por poderem ser colocadas sobre qualquer superfície por serem flexíveis e transparentes.

Ser transparente pode não parecer boa coisa para uma célula solar de silício porque isso significa que a luz solar a atravessa sem ser coletada.

Sung Bum Kang e seus colegas resolveram esse problema usando um substrato transparente sobre o qual o silício foi depositado na forma de minúsculos bastões. Esses bastões são dispostos em intervalos que não atrapalham a transparência, mas a uma distância menor do que o comprimento de onda da luz. Uma técnica adicional de captura da luz refletida no entorno resulta na eficiência esperada.

"As células solares transparentes existentes têm sido fabricadas em substratos rígidos de vidro, portanto, seu alcance de aplicação era limitado. A nova célula solar deve manter sua eficiência inicial de mais de 95%, mesmo após dezenas de testes de flexão, e ser aplicada a uma variedade de edifícios, vidros de veículos e dispositivos eletrônicos portáteis," disse o professor Kyoung Choi, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan.

A transparência das células solares é controlada pelas microestruturas invisíveis na pastilha de silício.
[Imagem: Kwanyong Seo/UNIST]

Painel solar com transparência ajustável

Outra equipe da mesma universidade usou uma técnica totalmente diferente para criar as primeiras células solares de silício cristalino que podem ter sua transparência ajustada de acordo com a necessidade.

Kangmin Lee e seus colegas trabalharam diretamente na pastilha de silício, criando microfuros suficientes para deixar passar a luz visível, tornando o material transparente, enquanto o restante sólido do material captura o restante do espectro para gerar eletricidade.

Os pesquisadores criaram células solares tão transparentes quanto o vidro, com níveis de eficiência de 12,2% - em comparação com cerca de 20% das mesmas células solares sem furos e, portanto, opacas.

Esta é a maior célula solar incolor e transparente já desenvolvida. E o nível de transparência pode ser ajustado de várias maneiras alterando a microestrutura, para atender às necessidades das aplicações, desde a construção de janelas até os tetos solares de automóveis.

"Elas apresentam a mesma estabilidade que a tecnologia de silício cristalino existente. Por esse motivo, acho que a viabilidade de uma comercialização bem-sucedida é enorme," disse o professor KangMin Lee.

Bibliografia:

Artigo: Stretchable and colorless freestanding microwire arrays for transparent solar cells with flexibility
Autores: Sung Bum Kang, Ji-Hwan Kim, Myeong Hoon Jeong, Amit Sanger, Chan Ul Kim, Chil-Min Kim, Kyoung Jin Choi
Revista: Light: Science & Applications
Vol.: 4, Issue 1, Pages 235-246
DOI: 10.1038/s41377-019-0234-y

Artigo: Neutral-Colored Transparent Crystalline Silicon Photovoltaics
Autores: Kangmin Lee, Namwoo Kim, Kwangjin Kim, Han-Don Um, Wonjoo Jin, Deokjae Choi, Jeonghwan Park, Kyung Jin Park, Seungwoo Lee, Kwanyong Seo
Revista: Joule
DOI: 10.1016/j.joule.2019.11.008