19 3305.1153 • Rua Uirapuru, 615. CEP 13082-706. Jardim São Gonçalo, Campinas – SP, Brasil.

Imagem com tom azul translúcido que mostra uma estrutura parecida com uma janela de quadro vidros, onde cada quadrado é uma célula solar de tom próximo do marrom/vermelho. Capa do post sobre o futuro dos paineis fotovoltaicos.

Paineis Fotovoltaicos: o que vem por aí?

11 Maio de 2017

Que o mercado de energia solar está crescendo no mundo todo, já sabemos. Os dados são otimistas para os próximos anos e no Brasil vemos cada vez mais instalações de sistemas fotovoltaicos. E a tecnologia? Será que os paineis fotovoltaicos de silício cristalino continuarão os líderes, como vimos no post sobre os diferentes tipos de painel solar?

Confira abaixo as novas tecnologias para o equipamento essencial do seu sistema fotovoltaico e como eles podem mudar o panorama futuro da energia solar.

Os novos paineis fotovoltaicos

 

1 . Células de Perovskita

As perovskitas são um tipo de cristal, com estrutura química AMX3. A é um cátion orgânico, M é um ânion metálico e X é um cátion (por exemplo, CaTiO3). Como foram encontrados pela primeira vez nos Montes Urais, os cristais foram batizados em homenagem a um mineralogista russo, Count Lev Aleksevich Perovski (1792-1856). Além do efeito fotovoltaico, perovskitas podem apresentar propriedades como supercondutividade e uma enorme resistência magnética.

O grande atrativo das perovskitas no mercado solar é sua eficiência. Enquanto os paineis de silício cristalino levaram cerca de 20 anos para saltar de 14% para 20% em eficiência, esse novo painel levou apenas três anos para alcançar a marca, de acordo com o gráfico de eficiência do Laboratório Nacional de Energias Renováveis dos EUA. Em sete anos, o salto foi de 3.8% para 20.1%.

Estrutura molecular de componente químico.

Porém não é só a eficiência dos cristais de perovskita que prometem revolucionar o mercado. Aqui entra a tríade eficiência, material abundante e produção simples. Já sabemos que as células de perovskita podem ser bem eficientes (alguns laboratórios já alcançaram 25,5%). Por ser uma classe (e não um tipo) de cristais, existem também muitas possibilidades de montar células de perovskita com diversos elementos. Quanto à produção, o processo é relativamente simples e usa dez vezes menos energia do que paineis fotovoltaicos de silício. Além disso, a infraestrutura e maquinário dos paineis de silício podem ser reutilizados.

Mas, afinal, por que não estamos usando paineis de perovskita ainda?
O grande obstáculo para a tecnologia é sua falta de estabilidade, uma vez que as células de perovskita degradam com umidade e, ironicamente, luz. Assim, as pesquisas atuais estão no aumento da eficiência e em uma forma atóxica de proteger as células.

2 . Células solares orgânicas

A terceira geração de paineis fotovoltaicos de filme fino são compostos por células orgânicas. Mas calma, isso não significa que elas são feitas com restos de comida ou coisas do tipo. Essas células são feitas de moléculas orgânicas, como carbono, e o material fotovoltaico é quase sempre um polímero (nada mais do que uma grande cadeira de moléculas orgânicas).

Por serem maleáveis e customizáveis, as células orgânicas podem ser instaladas de infinitas maneiras. Um grande aliado deve ser o mercado de BIPV ou energia fotovoltaica integrada à edifícios. Outros usos podem variar desde vestimenta (roupas, mochilas) até brinquedos e acessórios. Outro benefício é a abundância de materiais que podem ser utilizados na manufatura dessas células, reduzindo as restrições de oferta e preço.

Folha plástica flexível de cor acobreada segurada entre o polegar e o indicador de uma pessoa. Só é possível ver a célula e os dedos.

A fabricação também se dá em menor custo que a de paineis fotovoltaicos de silício cristalino, porém a eficiência é menor.

Com níveis de 11% de eficiência, a competição não é acirrada com as outras tecnologias já existentes. E as células orgânicas também tem o obstáculo de degradação do material na umidade e luz.

 

 

3 . Células solares sensibilizadas por corante

As DSSCs (do inglês Dye-Sensitized Solar Cells) surgiram de um experimento com nanopartículas de TiO2 embebidas em corante. A ideia era provar que a eletricidade poderia ser gerada a partir de corantes orgânicos iluminados, que no caso era clorofila de espinafre!

Elas têm alta eficiência teórica, uma vez que corantes têm baixa recombinação de elétrons e alta eficiência quântica. Além disso, eles respondem melhor em baixas intensidades de luz, absorvendo a luz em ângulos de incidência melhor do que o silício.

Pequena célula com corante de mirtilo (blueberry)

Pequena célula com corante de mirtilo (blueberry)

Ou seja, são painéis com um material fotovoltaico líquido que tem eficiências teóricas semelhantes ao silício e funciona melhor em diferentes condições de luz. Por essa possibilidade, uma promessa interessante das DSSC seria o uso interno de paineis fotovoltaicos.

As pesquisas agora estão em como partir de sua eficiência atual (entre 9-11%) para sua prometida alta eficiência teórica.

 

 

4 . Células de Multi-Junção

A ideia por trás desses paineis fotovoltaicos é unir diferentes materiais que absorvam mais espectros de luz que o material tradicional das células solares. A maior eficiência obtida em laboratório usando essa tecnologia foi 46%.

Célula multijunção utilizando silício cristalino e materiais semicondutores

Célula multijunção utilizando silício cristalino e materiais semicondutores

O problema delas? Preço. Células multijunção são complicadas de fabricar, e isso resulta em um preço maior. O processo já existe, mas somente indústrias com muitos recursos e que necessitam de uma aplicação tão específica usam essa inciativa, como por exemplo a espacial.

Contudo, a promessa de alta eficiência atrelada ao fato de já existir a tecnologia para implementá-la coloca as células multijunção como uma forte candidata a conquistar o mercado de energia solar.

 

 

5 . Telhado Solar 2.0

As telhas com paineis fotovoltaicos acoplados já eram uma boa ideia antes da inovação do Elon Musk. A ideia é fazer um telhado totalmente novo feito com equipamentos bem lisos. O conjunto é basicamente vidro temperado, película colorida e células solares.

Foto de dois sobrados. O da esquerda é branco, com janelas de madeira e tem um telhado marrom/vermleho bem liso e homogêneo. O da direita é cinza claro com um telhado liso como o do outro sobrado, mas tem uma cor mais escura, quase preta. Link no post de paineis fotovoltaicos do futuro.

Telhado solar da Tesla e as opções disponíveis ao consumidor.

Essa iniciativa na verdade já está entrando no mercado norte-americano. É um mercado desafiador de conseguir conquistar, mas os interessados já podem entrar na base de contato da Tesla para mais informações.

O que tudo isso significa?

Que vamos ouvir falar muito de energia solar fotovoltaica ainda. É claro que grande parte dessas tecnologias inovadoras só chegarão ao mercado em alguns anos, e com o dinamismo que é visto atualmente, o custo de cada uma delas é difícil de estimar.

Por isso, se você quer aproveitar o potencial atual da energia solar fotovoltaica, entre em contato com nossa equipe. Vem fazer parte dessa mudança com a gente!

 

Leia também:

Retângulo dividido em três partes verticais iguais. Cada parte tem uma foto de um painel solar fotovoltaico diferente: a primeira conta com o painel de filme fino, com uma cor uniforme e pequena moldura branca; a segunda é um painel policristalino que conta com diferentes tons de azul e pequenos filetes prateados nas junções das células; a última parte é um painel policristalino, um equipamento retangular como os outros formado por diferentes células azul escuro juntadas por pequenos losangos prateados. Link no post de paineis fotovoltaicos no futuro.

Os diferentes tipos de paineis fotovoltaicos

Retângulo de fundo cinza. Na extremidade esquerda, temos a metade de um sol no estilo ilustração gráfica das cores amarelo e laranja. Na extremidade direita, um globo terreste composto pelas cores azul, laranja e laranja claro. Ao centro, um quadrado roxo escuro com o título História da Energia Solar. Link no post de paineis fotovoltaicos no futuro.

História da Energia Solar

Ilustração da cidade de Nova York vista de cima, mostrando Manhattan entre os rios Hudson e East. As casas, prédios e imóveis em geral estão pintados seguindo uma escala de cor que começa em um amarelo claro, passando por laranjas e chegando a um roxo escuro. Essa escala indica a incidência de sol. A imagem foi retirada do site do Projeto Sunroof da Google. Link no post de paineis fotovoltaicos no futuro.

A iniciativa do Google para incentivar a energia solar