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TN Sustentável

Inovação em células solares do CDMF é premiada pela SBPMat

Publicado em 28 novembro 2016

O estudo, desenvolvido no âmbito da tese de doutorado de Silvia Letícia Fernandes,“Desenvolvimento de células solares de perovskitas baseadas em filmes de óxidos nanoestruturados”, com apoio da FAPESP, foi contemplado com o Prêmio Bernhard Gross e com o prêmio da American Chemical Society (ACS), que destaca os cinco melhores trabalhos do congresso, segundo o CDMF.

Intitulada “Desenvolvimento de células solares de perovskitas baseadas em filmes de óxidos nanoestruturados”, a tese foi orientada por Maria Aparecida Zaghete, do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Araraquara, e co-orientada por Carlos Graeff, da Faculdade de Ciências da Unesp campus Bauru, ambos pesquisadores do CDMF, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiados pela FAPESP. O doutorado de Fernandes foi realizado no Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dubendorf, Suíça, sob orientação de Frank Nüesch.

Conhecida como uma das fontes de energia mais limpas e renováveis, a energia solar é uma alternativa às oriundas de combustíveis fósseis. Células solares são dispositivos que convertem a energia do sol em energia elétrica, e a eficiência desses dispositivos refere-se à parte da energia da luz solar que é convertida em eletricidade.

Atualmente, as células solares convencionais são feitas de silício, as quais possuem eficiência de conversão de energia na faixa de 20%. A nova tecnologia fotovoltaica, que utiliza células solares de peroskita, foi descoberta em 2009. “Inicialmente, a eficiência de conversão de energia 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 comerciais células de silício e essa tecnologia já é considerada promissora para a aplicação em larga escala”, afirmou Fernandes à Assessoria de Comunicação do CDMF.

Fernandes iniciou seus estudos em 2015. “Desenvolvemos células solares de perovskitas que atingiram até 15% de eficiência”, comentou. A inovação em seu trabalho é a introdução de óxido de nióbio como parte do dispositivo a fim de melhorar sua performance. “Conseguimos bons resultados quando inserimos o óxido de nióbio nas células, inclusive 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.”

Há 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 de 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”, disse Fernandes.

As células de perovskitas, segundo Fernandes, têm se mostrado mais eficientes do que as células de silício, já que não contribuem para o aquecimento global com a liberação de dióxido de carbono e são muito mais flexíveis, pois são feitas de filmes finos.

Mas existem ainda problemas que precisam ser resolvidos em relação às células de perovskitas, como a sua durabilidade em condições climáticas. “Células de silício são extremamente resistentes, o que não é o caso das de perovskitas que são 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 fáceis métodos de fabricação que são ambientalmente amigáveis, o potencial das células solares perovskitas é promissor e brilhante”, disse.

Por Redação/Assessoria