Energia - Avanço sólido das células solares orgânicas

O eletrólito de estado sólido dá durabilidade a estas que são as mais promissoras células solares, com potencial para impulsionar o uso da energia solar. [Imagem: Chung et al./Nature]

Baratas e flexíveis
As células solares fotovoltaicas, feitas de silício, são eficientes, mas não são baratas.
Suas competidoras mais promissoras são as células solares orgânicas, que, de certa forma, imitam a fotossíntese.
Elas podem ser muito mais baratas do que as células solares de silício porque podem ser fabricadas por impressão, e podem ser impressas sobre superfícies flexíveis, adaptando-se melhor à arquitetura das construções e dos objetos.
Esse tipo alternativo de célula solar também é conhecido pela sigla DSC (Dye-Sensitized Solar Cells - células solares sensibilizadas por corantes), ou como células solares de Gratzel.
Corantes corrosivos
Mas as células solares orgânicas têm um problema: os corantes usados são essencialmente líquidos, e líquidos muito corrosivos, que eventualmente vazam e destroem a célula solar.
Em 2010, uma equipe norte-americana criou algumas alternativas, que substituíram o líquido por um gel, minimizando o problema dos vazamentos e eliminando a cara platina dos eletrodos.

• Células solares orgânicas: problemas de 20 anos são solucionados

Parece não ter sido ainda suficiente, porque, dois anos depois, e ninguém conseguiu montar um protótipo confiável o bastante - os melhores duraram 18 meses.
Célula com corante sólido
Agora, pesquisadores conseguiram construir uma célula de Gratzel inteiramente de estado sólido, eliminando de vez o problema dos vazamentos e da durabilidade das células.
A nova solução vem pelas mãos da equipe de Robert Chang e Mercouri Kanatzidis, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.
"Nós criamos um novo material robusto, que torna o conceito da célula de Gratzel ainda melhor. Nosso material é sólido, não líquido, de forma que ele não pode vazar e corroer as células," disse Kanatzidis.
O eletrólito líquido das células originais de Gratzel foi substituído por um composto de césio, estanho e iodo (CsSnI3).
Ao contrário do conceito original, a nova célula solar orgânica de estado sólido usa semicondutores tanto do tipo p (positivo) quanto do tipo n (negativo), conectados por uma camada de moléculas de corante.
Nanopartículas de dióxido de titânio, quase esféricas, fazem o papel de semicondutor do tipo n. O novo material (CsSnI3) faz o papel de um semicondutor solúvel do tipo p - depois de aplicado, o solvente evapora e a célula solar fica inteiramente sólida.
Célula solar tipo Gratzel
O protótipo apresentou uma eficiência excepcional para as células solares orgânicas: 10,2%.
A melhor célula solar de Gratzel construída até agora, mas sujeita a vazamentos, alcançou uma eficiência de 12%, enquanto as células solares de silício disponíveis no mercado alcançam 20%.
A grande eficiência foi alcançada por que o próprio material sólido agora desenvolvido é um absorvedor de luz, um papel que não é desempenhado pelo eletrólito líquido original.
Essa dupla personalidade do semicondutor faz com que a nova célula solar não possa ser rigorosamente descrita como sendo uma célula de Gratzel - é uma variante desta.
"Isto é apenas o começo. Nosso conceito é aplicável a muitos tipos de células solares. Há muito espaço para crescermos," disse Robert Chang.