A energia solar tem crescido descontroladamente em popularidade na última década, aumentando em cerca de 40% a cada ano. Atualmente, é responsável por cerca de 1% dos gastos totais de energia do mundo.
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Mas a tecnologia ainda é cara. Mesmo que os próprios painéis solares tenham diminuído de preço, o custo da instalação continua alto - até 80% do custo de obtenção de painéis solares vem da própria instalação, que envolve a fixação de painéis pesados em superfícies com inclinação inclinada, como telhados.
O professor Vladimir Bulović e seus colegas do MIT Joel Jean e Annie Wang estavam interessados em lidar com esse alto custo de instalação e outros problemas quando se propuseram a fabricar uma célula solar ultraleve.
“Se alguém pudesse tornar [uma célula solar] muito leve, em princípio, poderia fabricar uma célula solar muito grande que pudesse ser desenrolada no telhado de alguém ou em um campo”, diz Bulović. “Então a instalação pode ser tão simples quanto grampear o painel desenrolado no telhado.”
Bulović e sua equipe deram o primeiro passo em direção a esse objetivo. Eles criaram uma célula solar tão leve que ela pode literalmente se sentar em cima de uma bolha de sabão sem quebrá-la. Tem apenas 2, 3 mícrons de espessura, ou 1/30 a 1/50 da espessura de um fio de cabelo humano. É tão fino que poderia, em teoria, ser usado em quase todas as superfícies, mesmo as incrivelmente delicadas - balões, roupas, papel e pele humana.
A equipe sabia que a chave para a célula solar ultra-leve seria substituir um substrato pesado - o material, geralmente de vidro, no qual as camadas de células solares são formadas - com um mais leve. Eles também precisariam usar um processo de temperatura ambiente para criar as células solares, já que o processo de alta temperatura usado para criar células solares convencionais derreteria ou danificaria substratos mais leves.
O material que a equipe eventualmente escolheu para a prova de conceito foi o parileno, um polímero flexível similar, mas muito mais fino que o do Saran. Trabalhando em cima de uma placa de vidro, eles depositaram uma camada muito fina de material de células solares no topo do parileno em uma câmara de vácuo, e então selaram com outra camada de parileno. Eles então tiraram o sanduíche da célula solar do vidro.
A célula solar ultraleve resultante pode gerar 6 watts de energia por grama, cerca de 400 vezes mais do que sua contraparte convencional. O novo processo é detalhado na revista Organic Electronics.
O próximo passo será descobrir como fabricar as células solares ultraleves em maiores quantidades. O método usado para depositar o material da célula solar no substrato é atualmente bastante lento, e precisará ser acelerado para produzir eficientemente células solares ultra-leves maiores. A equipe também precisará testar diferentes substratos para resistência e durabilidade.
"Devemos provar que ele pode operar constantemente por alguns anos, conforme necessário para aplicações portáteis", diz Bulović.
As células solares ultra-leves podem ser úteis em áreas onde o peso é de extrema importância, como em ônibus espaciais. Eles poderiam ser usados para alimentar dispositivos domésticos comuns - papel de toque eletrônico, touchpads, sensores - sem adicionar peso e volume. Eles também poderiam potencialmente ser combinados com outra das inovações de Bulović - células solares transparentes - para criar uma fonte praticamente invisível de energia em praticamente qualquer superfície.
"Nosso objetivo é reimaginar o que é uma célula solar e reimaginar como a tecnologia solar pode ser implantada", diz Bulović.
O engenheiro estima que levará cerca de uma década até que a tecnologia de sua equipe se torne mainstream.
"Para ir desta estrutura para uma maior, podemos certamente imaginar o que seria necessário para chegar lá", diz ele. “Não há um número significativo de incógnitas. As tarefas à frente devem ser conquistadas ”.
