A energia solar fotovoltaica cresce cada ano mais. Metade dos investimentos feitos em energias renováveis foram somente nessa fonte e o futuro parece promissor. Novas tecnologias e novos jeitos de usar a energia do sol para gerar eletricidade já estão sendo estudados.

1) Solar Termofotovoltaica

No final de 2016, uma equipe de pesquisadores do MIT reportou o desenvolvimento de um dispositivo que poderia ultrapassar os limites conhecidos em eficiência de paineis fotovoltaicos. Os paineis convencionais absorvem um pequeno espectro de luz, basicamente o visível que abrange o violeta e vermelho.

A inovação está em um dispositivo composto por nanotubos de carbono e cristais nanofotônicos, que ao serem acrescentados juntos funcionam como um funil, coletando energia solar e concentrando-a em uma faixa estreita de luz. Esses nanotubos convertem os espectros de luz em energia térmica que aquecerá os cristais. Os cristais reencaminharão a energia como luz na banda que as células fotovoltaicas conseguem capturar.

A expectativa inicial é que uma versão otimizada desse dispositivo pode aumentar em 30% a eficiência conhecida de paineis convencionais. Em teoria, com essa tecnologia os paineis podem ultrapassar a linha de 80% de eficiência.

Ainda que os cientistas reconheçam que o avanço pode levar anos, outra vantagem animadora é a possibilidade de diminuir a intermitência da energia solar. A ideia inicial é acoplar o dispositivo a um mecanismo de armazenamento térmico, fazendo com que o sistema opere durante o dia e a noite.

 

2) Células solares de Perovskita

As células de Perovskita são baratas, fáceis de produzir e muito eficientes na absorção de luz. Uma película fina do material, uma classe de compostos híbridos orgânicos e inorgânicos com um tipo particular de estrutura cristalina, pode capturar tanta luz quanto uma camada relativamente espessa do silício usado em fotovoltaicos convencionais.

O principal desafio nessa tecnologia é sua durabilidade. Os compostos que realmente absorvem energia solar tendem a degradar-se rapidamente, particularmente em condições úmidas e quentes.
Em 2016, equipes dos EUA e da Suíça fizeram avanços na melhoria da estabilidade das células de Perovskita, encaminhando a tecnologia para um cenário mais realista de eficiência e mercado.

Melhorias na eficiência das células de Perovskita também foram conquistadas, assim como novos e promissores caminhos.

 

3) Perovskita e Silício

Uma das inovações em 2016 foi a confecção de um painel com uma combinação de camada Perovskita e uma de silício. Ainda existente apenas em escala de pesquisa também, os cientistas que trabalham com essa opção de célula fotovoltaica conseguiram uma eficiência recorde de 23,5%. A média de eficiência de um painel fotovoltaico está em torno de 15%.

4) Paineis flutuantes

Em muitos países faltam espaços com dimensão suficiente para a instalação de uma usina solar de grande escala.
Uma empresa francesa, Ciel & Terre International, tem produzido soluções em grande escala com paineis flutuantes desde 2011. Seu sistema permite que paineis convencionais sejam instalados em corpos d’água como reservatórios de água, barragens de hidrelétricas, entre outros.

O flutuador principal é construído em termoplástico de alta densidade e ajustado em um ângulo de 12 graus para suportar um módulo fotovoltaico padrão de 60 células. Um flutuador secundário antiderrapante feito do mesmo material é então utilizado para ligar os flutuadores principais em conjunto e proporcionar uma plataforma para manutenção e maior flutuabilidade.

De acordo com a empresa, o sistema é fácil de instalar e desmontar, podendo ser adaptado para qualquer configuração elétrica. Além disso, pode ser usado para geração em escalas pequenas e grandes e não demanda ferramentas ou equipamento pesado. É também totalmente reciclável, tendo baixo impacto ambiental e custo-benefício eficiente.

5) Células fotovoltaicas concentradas

Pesquisadores da IBM descobriram uma maneira de fazer células fotovoltaicas concentradas que podem aumentar a quantidade de energia elétrica utilizável produzida em até 5 vezes. Os pesquisadores mostraram que é possível aumentar a concentração de luz em células fotovoltaicas por cerca de 10 vezes sem que elas derretam.

O princípio por trás das células concentradas é uma lente grande para focalizar a luz em uma peça pequena de material semicondutor. O benefício é que apenas uma fração do material semicondutor é utilizado, o que reduziria os custos. A solução da IBM é colocar uma camada ultrafina de metal líquido, um composto de gálio e índio, entre as duas superfícies. O metal tem uma condutividade térmica muito alta e, por ser líquido, possibilita que esta camada seja extremamente fina.

A IBM está em negociações com empresas de células solares sobre o licenciamento da tecnologia. Em setembro passado, a suíça Airlight Energy disse que se associou com a IBM para trazer tecnologia solar acessível para o mercado até 2017.
O sistema pode concentrar a radiação do sol 2.000 vezes e converter 80% dele em energia útil. Com isso, pode gerar 12kW de energia elétrica e 20kW de calor em um dia ensolarado – o suficiente para alimentar várias casas médias.

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