Não há muitos problemas em todo o mundo que tenham maior precedência do que o aquecimento global. Um futuro livre de carbono é o futuro e nos cinco anos desde o Acordo climático de Paris grandes passos foram dados em direção a esse objetivo. Grande parte desse esforço é reduzir a quantidade de combustível fóssil consumido e convertê-lo em fontes renováveis de energia como vento, sol, ondas e água.

Dessas opções, a energia solar sempre foi a escolha mais popular, pois é a fonte mais confiável e consistente de energia “limpa” do mundo atualmente. A energia solar se tornou mais disponível e barata com o tempo, mas as células solares atuais são opacas, o que restringe seu uso em telhados e fazendas solares.

Existe um produto, Building Integrated Photovoltaics (BIPV), um tipo de envidraçado que pode gerar energia a partir da energia solar e é utilizado em janelas, claraboias e sombrinhas. No entanto, não é transparente e, portanto, não é adequado para as aplicações que as células solares transparentes são. Da mesma forma, Elon Musk também criou seu produto “Telhado Solar”, E prova que os painéis solares localizados no telhado nem sempre têm de ser desagradáveis. Novamente, elas são telhas projetadas especificamente e a tecnologia não tem a flexibilidade que os painéis solares transparentes têm.

telhado de painéis solares
Os painéis solares geralmente ficam restritos aos telhados das casas, onde podem receber o máximo de luz solar possível.

É aqui que o pesquisa conduzida pelo Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Nacional de Incheon na Coréia. O professor Joondong Kim e seus colegas publicaram recentemente um estudo no qual descrevem sua mais nova invenção; células solares totalmente transparentes. As aplicações de tal tecnologia são praticamente infinitas e abrem a opção de integrar a energia renovável em qualquer coisa que inclua o vidro. Pense em prédios, janelas e até na tela do seu celular! O professor Kim afirmou que “As características únicas das células fotovoltaicas transparentes podem ter várias aplicações na tecnologia humana”.

Engenharia Civil e de Construção

O conceito de células solares transparentes não é uma ideia totalmente nova que veio à tona, mas ter uma aplicação no mundo real desse conceito é um grande avanço. Na tecnologia atual, as camadas de semicondutor que tornam as células solares opacas. Esses são os componentes das células que coletam luz e a convertem em corrente elétrica.

Dois novos materiais semicondutores foram explorados pela equipe do professor Kim:

Dióxido de titânio (TiO2) já era um material semicondutor bem conhecido neste campo, pois já havia sido usado em larga escala para criar células solares. Possui ótimas propriedades elétricas, não é tóxico e é ecologicamente correto; um candidato perfeito para este novo projeto. O TiO2 absorve a luz ultravioleta (que é uma parte do espectro de luz invisível aos olhos humanos) e permite a passagem da maioria das partes visíveis do espectro de luz.

Óxido de níquel (NiO) foi o outro material considerado pela equipe da Incheon National University, que é um semicondutor, também conhecido por sua alta transparência óptica. O níquel é uma das substâncias mais abundantes na Terra e pode ser facilmente trabalhado em baixas temperaturas. Isso torna o NiO um ótimo candidato para a fabricação de células solares transparentes.

O novo design da célula solar foi construído a partir de um óxido de metal eletrodo e um substrato de vidro, cada um dos dois semicondutores mencionados acima foram colocados um sobre o outro em camadas finas (primeiro TiO2, depois NiO). A etapa final foi revestir a construção com nanofios de prata, que funcionam como o segundo eletrodo da célula solar.

As janelas do futuro serão capazes de aproveitar a energia do sol e reduzir nossa dependência de combustíveis fósseis. Fonte: Unsplash

Testes

Vários testes foram realizados para analisar o desempenho do novo dispositivo, sua capacidade de transmitir e absorver luz, bem como a eficiência e eficácia da célula.

Os resultados foram mais um passo encorajador na direção certa. As células demonstraram uma eficiência de conversão de energia de 2,1%, em comparação com a eficiência de 15% a 22% dos painéis solares atuais. Este é um bom número para as novas células, quando se considera que essas células visam uma seção relativamente pequena do espectro de luz. Outra propriedade importante que essas novas células possuíam era a capacidade de trabalhar em situações de pouca luz. Isso é extremamente importante para as células solares, pois é um equívoco comum que elas devem estar localizadas em um clima ensolarado para funcionarem com eficiência. Também foi descoberto que as células eram altamente responsivas, mais do que 57% da luz visível foi capaz de passar pelas camadas, alcançando um efeito, um tanto transparente.

O estágio final de teste mostrou como essas células solares podem ser usadas para alimentar pequenos motores. O professor Kim afirmou que, embora essa tecnologia ainda seja bastante nova, melhorias ainda podem ser feitas para otimizar as células para aplicações transparentes. Esse será o objetivo desta equipe e de muitas outras.

Projetos semelhantes

Existem vários outros protótipos sendo testados em diferentes instalações de pesquisa ao redor do mundo com resultados variados. Uma equipe da Universidade de Michigan criou um painel solar à base de carbono que permite a passagem de 43,3% de luz, mas tem uma eficiência impressionante de 8%. Essas células têm uma leve tonalidade verde, semelhante à tonalidade que você pode ver nos óculos de sol e nas janelas dos carros. Eles também testaram um modelo com um eletrodo de prata, com transparência de 45,8% e eficiência de 10,8%. No entanto, eles podem não ser adequados para a maioria das aplicações devido à sua tonalidade verde ligeiramente mais proeminente.

Conclusão

O tempo dirá se as células solares invisíveis integradas às janelas se tornarão uma realidade. Se assim for, a indústria de energia solar terá dado um grande salto em frente ao empurrar o mundo para fontes limpas de energia.

Então, o que você acha dessa nova tecnologia? Eu adoraria ouvir sua opinião sobre esses painéis solares futuristas nos comentários abaixo!