Células solares transparentes para janelas, eficiência recorde

Um passo mais perto dos arranha-céus que são grandes fontes de energia vertical, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade de Michigan estabeleceu um novo recorde de eficiência para células solares transparentes e neutras em cores.

A equipe obteve 8,1% de eficiência e 43,3% de transparência com um design orgânico em vez do silício convencional.

Embora as células tenham uma leve tonalidade verde, elas são muito mais semelhantes ao cinza de óculos escuros e janelas de carro.

São muito parecidas ao nosso velho conhecido, o insufilm.

As janelas são um lugar ideal para células solares transparentes orgânicas porque oferecem algo que o silício não pode, que é uma combinação de alta eficiência e transparência visível muito alta.

Stephen Forrest.

Edifícios com fachadas de vidro muitas vezes têm um revestimento que reflete e absorve parte da luz, tanto na parte visível quanto na parte infravermelha do espectro, para reduzir o brilho e o calor dentro do edifício.

Em vez de desperdiçar essa energia, células solares transparentes poderiam usá-la para reduzir as necessidades de eletricidade do edifício.

A transparência de algumas janelas existentes é semelhante à transparência das células solares que o grupo Forrest descreve na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

O novo material que desenvolvemos, e a estrutura do dispositivo que construímos, teve que ser equilibrado para proporcionar boa absorção de luz solar, alta tensão, alta corrente, baixa resistência e transparência de cores neutras, tudo ao mesmo tempo.

Yongxi Li, cientista assistente de pesquisa em engenharia elétrica e de computação.

O novo material é uma combinação de moléculas orgânicas projetadas para serem transparentes no visível e absorver no infravermelho próximo, uma parte invisível do espectro que representa grande parte da energia da luz solar.

Além disso, os pesquisadores desenvolveram revestimentos ópticos para aumentar tanto a energia gerada pela luz infravermelha quanto a transparência na faixa visível, duas características que normalmente competem entre si.

A versão de cor neutra do dispositivo foi feita com óxido de indus e eletrodo de estanho. O “eletrodo prata” melhorou a eficiência para 10,8%, com transparência de 45,8%. 

No entanto, o tom ligeiramente esverdeado dessa versão pode não ser aceitável e muitas vezes esperados em algumas janelas.

As células solares transparentes são medidas por sua eficiência de uso da luz, que descreve quanta energia de luz que atinge a janela está disponível, seja como eletricidade ou como luz transmitida dentro.

As células solares acima transparentes têm uma eficiência de uso leve de aproximadamente 2-3%, mas o óxido inso e a célula de estanho tem uma eficiência de uso leve de 3,5% e a versão prata tem uma eficiência de uso leve de 5%.

Ambas as versões podem ser fabricadas em larga escala, usando materiais menos tóxicos do que outras células solares transparentes.

Células solares orgânicas transparentes também podem ser adaptadas às latitudes locais, aproveitando-se do fato de que são mais eficientes quando os raios solares as atingem em um ângulo perpendicular.

Eles podem ser colocados em janelas duplas envidraçadas, além de diversas outras aplicações possíveis.

Forrest e sua equipe estão trabalhando em várias melhorias tecnológicas, com o próximo objetivo de alcançar 7% de eficiência de uso de luz e estender a vida celular para cerca de 10 anos.

Eles também estão investigando o custo-benefício da instalação de janelas de células solares transparentes em edifícios novos e existentes.

Mais informações: www.pnas.org.