O setor das energias renováveis está constantemente à procura de novas formas de aumentar a absorção de luz pelas células que compõem os painéis solares. O objetivo é diminuir a sua espessura e peso e permitir a sua transformação em materiais leves, moldáveis, que podem ser usados para produzir energia elétrica.
O avanço dos estudos nesta área está a contribuir para mudar a ideia tradicional de que os painéis fotovoltaicos apenas podem ser aplicados em telhados e em centrais de produção de energia. Segundo Manuel João Mendes, professor auxiliar na Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT) da Universidade Nova de Lisboa, “vão ser cada vez mais integrados no nosso dia a dia, nas coberturas dos carros, nas roupas ou em qualquer dispositivo que tenha exposição solar”. Este investigador salienta que “bastará ter uma célula solar flexível para alimentar toda a eletrónica de consumo durante o dia”.
Recentemente, investigadores da FCT da Universidade Nova de Lisboa e da Universidade de York, no Reino Unido, propuseram um novo desenho para as células dos painéis solares, com padrões em xadrez, que aumenta significativamente a sua capacidade de aproveitar a luz solar em relação aos modelos mais tradicionais. Incluído numa série de estudos realizados neste âmbito pelo Departamento de Ciência dos Materiais da FCT, que já tinham dado origem a aumentos de eficiência até 50% em relação aos painéis fotovoltaicos tradicionais, “este trabalho implicou o desenho de uma estrutura ainda mais avançada, que aumenta a eficiência dos painéis fotovoltaicos em 125% em relação ao padrão mais utilizado”, explica Manuel João Mendes, que foi o investigador principal deste projeto em Portugal. “Trata-se de um método simples, que permite adequar as estruturas fotónicas a qualquer tipo de célula, e não apenas às de silício, usadas no estudo”, acrescenta. Isto significa que, “a partir de agora, se pode desenhar uma estrutura ótima para cada dispositivo em qualquer outra tecnologia”.
A equipa de investigadores do CEMOP/CENIMAT, com Elvira Fortunato, Manuel João Mendes, Sirazul Haque e Rodrigo Martins
O objetivo do estudo foi usar a fotónica, a ciência da geração, emissão, transmissão, modulação, processamento, amplificação e deteção da luz, “manipulando-a de forma a que fique presa nas células dos painéis solares ou tenha um melhor acoplamento com os materiais que as compõem”, explica Manuel João Mendes. É preciso que fique retida até ser completamente absorvida.
Custos de fabrico reduzidos
Até agora, o principal problema relacionado com a utilização das células solares era a sua fraca capacidade para converterem todo o espectro da luz solar em eletricidade. “Uma grande parte era perdida e outra refletida, fazendo com que a eficiência do processo fosse muito baixa”, diz o investigador, explicando que a “ideia destas soluções óticas é exatamente isso: fazer com que haja um aproveitamento melhor de todo o espectro da luz solar que atinge a Terra de forma mais eficiente”.
As células atuais existentes no mercado são muito espessas e, por isso, rígidas, dificilmente manuseáveis e portáveis. “A disponibilidade de materiais que absorvam a luz com maior intensidade permite torná-las mais finas e flexíveis, com custos de fabrico mais baixos”. Isso permite que possam ser usadas num grande leque de aplicações, principalmente na eletrónica de consumo. “São painéis fotovoltaicos completamente flexíveis, carpetes que se podem enrolar e incluir nas roupas, por exemplo, permitindo que a energia fotovoltaica esteja mais próxima dos consumidores, mais acessível”, explica o investigador, acrescentando ainda que o seu departamento já fez alguns protótipos de mochilas solares, com células incorporadas, que “permitem carregar o telemóvel ou o computador quando estão ao sol”.
O novo desenho de estruturas fotónicas consegue prender fortemente a luz solar em células fotovoltaicas, fazendo com que estas funcionem como um guia de onda. Para além de aumentar significativamente a eficiência da conversão da luz em eletricidade, permite diminuir os seus custos de produção e reduzir a espessura dos dispositivos