As células sensibilizadas por corante têm menor custo de produção. O desafio é torná-las tão eficientes quanto as células tradicionais, de silício | Foto: Viktor Braga/UFC
Menos prejudiciais ao meio ambiente, células com materiais orgânicos estudadas na UFC podem ser alternativa de mercado
A utilização de Energias Renováveis tem crescido no mundo inteiro como uma forma de minimizar impactos ambientais. É o caso da Energia Solar, captada por meio de células solares fotovoltaicas. As células tradicionais, feitas de silício, porém, ainda são de alto custo de produção.
A célula sensibilizada por corantes (DSSC), também chamada célula de Grätzel, tem menor custo de produção. Porém, sua eficiência ainda não atingiu à da célula de silício comercial (de primeira geração), daí a necessidade de melhorias. Por ser dividida em várias camadas, a DSSC oferece grande gama de possibilidades de testes, que podem envolver diferentes aspectos da célula.
São pesquisadas no Laboratório de Filmes Finos e Energias Renováveis (Laffer), do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Ceará (UFC), as chamadas células solares fotovoltaicas de terceira geração, criadas pelo químico suíço Michael Grätzel nos anos 1990.
A proposta do laboratório é que essas células sejam produzidas com materiais de baixo custo, como corantes naturais que aumentam o espectro de absorção da luz solar, de forma a elevar a sua eficiência.
Além dos corantes, podem ser modificados os seguintes componentes: as substâncias que formam o fotoanodo no qual incide a luz solar e onde os corantes são depositados; o eletrólito, que é uma solução que reduz quimicamente os corantes oxidados; e ainda o contraeletrodo, vidro condutor que mantém os elétrons circulando dentro da célula. “São várias estruturas que você pode trabalhar.
A ideia é melhorar a absorção dos fótons que trabalham dentro do sistema”, explica a professora Ana Fabíola Almeida, coordenadora do Laffer.
Progressos relevantes
Uma conquista importante e promissora do Laboratório foi o desenvolvimento de um vidro com baixa resistência e alta transmitância. Assim, boa parte da luz solar incidente atravessa o vidro, podendo ser aproveitada pela célula para gerar energia.
Além disso, também houve melhora na absorção com o uso de corantes alternativos, tais como os oriundos de produtos como o líquido da castanha-de-caju e de flores de cor intensa coletadas na região Nordeste do Brasil.
Para as células de Grätzel, os corantes são especialmente importantes. Isso se dá porque o vidro no topo da célula, para que absorva a luz solar, precisa ser revestido de óxido de titânio (um óxido condutor transparente, capaz de ser atravessado pela luz). Esse material, entretanto, só absorve a luz solar no espectro ultravioleta. Com o acréscimo do corante, passa a absorvê-la também em infravermelho.
Mesmo com os avanços, a eficiência (14%) dessas células ainda é menor do que a das tradicionais, de silício (25%). As possibilidades de testes para melhorias, porém, fazem das células de Grätzel fortes candidatas a substitutas mais baratas no mercado.
“Trabalhamos para aumentar a eficiência. A célula de terceira geração é rica para pesquisa, com cada uma das estruturas podendo ser trabalhada. Só de corantes há uma diversidade grande”, aponta a professora Ana Fabíola.
Evolução do material
Apesar da alta eficiência que possuem as células de silício, a tendência nos laboratórios e, consequentemente, no mercado é que elas sejam eventualmente substituídas. “Ela (célula de silício) passou por anos de pesquisa, mas chegou a um patamar que os pesquisadores não veem como melhorar. É uma pesquisa que está estagnada. A ideia é que a nova célula se torne competitiva”, visualiza a professora.
Outro ponto importante para as pesquisas com Energia Solar é a questão ambiental. A própria célula de Grätzel é originalmente feita com corante inorgânico e tóxico. Nos estudos do Laffer, priorizam-se os corantes orgânicos, que podem garantir um processo de produção menos agressivo ao meio ambiente.
O propósito é que sejam utilizados materiais que não gerem danos ambientais ao serem descartados com o fim da vida útil do painel solar. “As células têm uma vida útil de 20 a 25 anos, então precisam ser descartadas depois. Elas conseguem produzir energia limpa, mas durante o processo de produção ainda podem ter papel de poluidoras”, explica.
Para concorrerem no mercado, as células de terceira geração ainda requerem diversas melhorias, principalmente em eficiência. “A intenção é usar materiais cada vez menos poluentes, reduzir o preço e aumentar a produtividade, para diminuir a área necessária (dos módulos). Se não houver eficiência significativa, precisa-se de áreas maiores e de mais células (para a formação do painel solar)”, diz.
Matéria editada da Agência UFC
