Clulas solares transparentes para janelas alcanam durabilidade de 30 anos

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 28/09/2021

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A ideia que esta tecnologia de clulas solares seja implementada nas janelas de vidro, para diminuir o custo de instalao.
[Imagem: Yongxi Li et al. – 10.1038/s41467-021-25718-w]

Painis solares transparentes

Apesar de todas as expectativas com as clulas solares orgnicas, caracteristicamente flexveis e transparentes, ou quase, voc no v por a muitas janelas ou fachadas de edifcios capazes de produzir eletricidade.

A razo para isso que essa tecnologia de energia solar, tambm conhecida como “clulas solares de plstico”, tem srios problemas de durabilidade, o que exigiria gastos enormes em sua reposio poucos anos aps a instalao.

Agora, finalmente, essa rea de grande potencial parece ter razes suficientes para comemorar.

Yongxi Li e seus colegas da China e dos EUA criaram uma nova clula solar orgnica que pode alcanar uma vida til de at 30 anos, de acordo com extrapolaes dos testes realizados pela equipe.

Aceitadores

A fora e a fraqueza das clulas solares orgnicas esto nas molculas que transferem os eltrons gerados pelos ftons do Sol para os eletrodos, os pontos de entrada para o circuito que usa ou armazena a energia.

Esses materiais so conhecidos como “aceitadores no-fulerenos”, para diferenci-los dos mais robustos, mas menos eficientes, “aceitadores de fulereno”, feitos de uma malha de carbono em nanoescala. As clulas solares feitas com aceitadores no-fulerenos que incorporam enxofre podem atingir eficincias de at 18% na converso fotoeltrica, rivalizando com o silcio, mas no duram tanto.

Ao estudar a fundo a natureza da degradao dos aceitadores no-fulerenos, tipicamente causada pelos ftons de mais alta energia (ultravioleta), a equipe constatou que os danos so localizados.

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O foco da pesquisa agora ser garantir um bom nvel de transparncia.
[Imagem: Yongxi Li et al. – 10.1038/s41467-021-25718-w]

Durabilidade e transparncia

Para resolver o problema, os pesquisadores bloquearam a luz ultravioleta adicionando uma camada de xido de zinco – um ingrediente dos protetores solares – no lado da clula que fica voltado para o Sol. Isso ajudou a conduzir os eltrons fotogerados para o eletrodo, mas tambm danificou o absorvedor solar, efeito que Li anulou adicionando uma camada monoatmica de um material base de carbono.

A equipe ento testou suas novas defesas sob diferentes intensidades de luz solar simulada, desde o tpico 1 sol at a luz de 27 sis, e temperaturas de at 65 C. Ao analisar como o desempenho se degradava nessas condies, a equipe extrapolou que as clulas solares ainda estariam funcionando com 80% de eficincia aps 30 anos de operao.

O prximo passo ser reconquistar a transparncia perdida com esses novos revestimentos protetores. Os prottipos atuais tm 40% de transparncia, mas a equipe acredita poder chegar a 60%.

Bibliografia:

Artigo: Non-fullerene acceptor organic photovoltaics with intrinsic operational lifetimes over 30 years
Autores: Yongxi Li, Xiaheng Huang, Kan Ding, Hafiz K. M. Sheriff Jr, Long Ye, Haoran Liu, Chang-Zhi Li, Harald Ade, Stephen R. Forrest
Revista: Nature Communications
Vol.: 12, Article number: 5419
DOI: 10.1038/s41467-021-25718-w

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