Janelas com células semitransparentes podem coletar energia solar

Cientistas do Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER) anunciaram um avanço significativo no desenvolvimento de células solares de perovskita semitransparentes, que têm o potencial para se transformar em janelas geradoras de energia. Usado em uma estrutura cristalino, esse mineral semicondutor tem revolucionado o campo da energia solar. 

Nos testes mais recentes realizados no KIER, as células solares de perovskita semitransparentes obtiveram um aumento considerável na conversão de energia, chegando a uma eficiência de 21,68%, o que as torna as células solares de perovskita mais eficientes do mundo, entre os modelos que utilizam eletrodos transparentes. 

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Segundo os pesquisadores, trata-se de um novo recorde mundial da tecnologia que, além disso, manteve mais de 99% da eficiência em até 240 horas de operação. A técnica de substituir os eletrodos metálicos das células solares tradicionais por eletrodos transparentes e translúcidos já havia sido desenvolvida anteriormente no KIER; 

Produzindo energia solar em janelas

Célula solar de perovskita semitransparente exposta à luz solar.

Considerados os principais instrumentos para a utilização da energia solar na transição dos combustíveis fósseis, painéis solares nem sempre são fáceis de obter e, quando estão disponíveis, mostram-se caros e ineficientes. Por isso, materiais mais interativos com o ambiente, como células solares de perovskita, têm sido estudados. 

A ideia é que essas células voltaicas semitransparentes possam ser convertidas em janelas e painéis de vidro em edifícios, possibilitando a entrada de luz natural ao mesmo tempo que produzem energia elétrica de forma quase imperceptível. No entanto, por razões desconhecidas até o presente estudo, os dispositivos semitransparentes apresentaram transporte de carga e estabilidade inferiores aos seus equivalentes opacos.

Embora ainda haja muito a ser feito até que nossas janelas banhadas pelo sol nos tornem energeticamente sustentáveis, a aparentemente pequena inovação introduzida pelos sul-coreanos representa um passo decisivo na popularização da energia solar.

O que prejudicava a produção de energia solar em células semitransparentes?

Células solares: de perovskita comum, semitransparente e tandem (células duplas empilhadas).

Para superar os problemas encontrados nos testes iniciais (baixos índices de transporte de carga e estabilidade), os pesquisadores avaliaram de perto o material, utilizando análise eletro-óptica e ciência computacional ao nível atômico. 

A análise mostrou que o problema estava sendo causado pelos íons de lítio adicionados para aumentar a condutividade elétrica na chamada camada de transporte de lacunas. Esse material acaba se espalhando para uma camada de óxido metálico que serve como proteção, deteriorando suas principais características. 

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A solução encontrada foi converter os íons de lítio em óxido de lítio, uma forma química mais estável, menos propensa a reagir com outros materiais. A descoberta mostrou que o óxido de lítio, até então considerado um mero subproduto da reação, "pode desempenhar um papel crucial na melhoria da eficiência e estabilidade" das células fotovoltaicas semitransparentes, conclui o estudo. 

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