Breve
história da energia solar - Silício
![](images/screen-printed-solar-cell.jpg)
As primeiras utilizações de energia fotovoltaica
resumiam-se
a situações em que não estava disponível
energia da rede, nomeadamente
em locais remotos e, especialmente, fora da Terra, quer em
satélites
quer em sondas espaciais. De facto, embora inicialmente a NASA
não
estivesse muito convencida das vantagens da utilização de
painéis
solares aceitou, com alguma relutância, dotar o Vanguard I de um
pequeno painel, seis células solares com uma área de
apenas 1 dm2,
para alimentar um transmissor back-up de outro alimentado por uma pilha
de mercúrio. O transmissor do satélite, lançado em
Março de 1958 e
ainda em órbita, funcionou durante cerca de oito anos ... mas
aquele
alimentado pelas células solares, a pilha
«convencional» falhou ao fim
de vinte dias.
Depois do fiasco salvo pelas baterias solares,
que tiveram aqui a sua prova de fogo, o programa espacial
norte-americano passou a usar células solares nos seus
satélites,
solução igualmente adoptada pelo programa espacial
soviético: o Sputnik-3,
lançado cerca de dois meses depois do Vanguard I, estava
igualmente dotado de um pequeno painel solar.
Na
década de sessenta, a investigação em
células solares surge quasi como
um efeito colateral da guerra fria entre as duas grandes
superpotências
da época. Ou seja, foi a guerra ao espaço que promoveu um
grande
desenvolvimento das células solares, desenvolvimento que foi
essencialmente dirigido a um aumento de eficiência e tinha poucas
ou
nenhumas preocupações económicas.
A situação alterou-se no
início da década de setenta, quando Joseph Lindmeyer, que
trabalhava
para a Communications Satellite Corporation, inventou uma célula
de
silício cerca de 50% mais eficiente que qualquer outra. Embora a
Comsat
fosse a dona da patente, o sucesso desta célula convenceu
Lindmeyer de
que a energia solar estava pronta para o público em geral.
Lindmeyer
saiu da Comsat e com Peter Varadi fundou a Solarex em 1973.
Aquela
que foi uma das primeiras empresas a tentar vender
aplicações «civis»
da energia solar começou por produzir painéis
fotovoltaicos para
sistemas de telecomunicações remotos e bóias de
navegação, o único tipo
de aplicações terrestres que se pensava serem
economicamente
interessantes. Mas cerca de dois meses depois de fundada a Solarex, a
conjuntura alterou-se drasticamente com o primeiro choque
petrolífero
e, subitamente, o mercado da energia solar conheceu uma expansão
inesperada. Em 1980, a Solarex detinha metade de um pequeno mas
crescente mercado de células solares.
A crise petrolífera de
1973 levou a outra corrida a programas de investigação em
células
solares, agora mais dirigidos para a redução dos custos
de produção.
Até aí os painéis solares eram baseados
exclusivamente em células de
silício monocristalino. Mas a fabricação das
células solares
tradicionais - as células de 1ª geração que, com
excepção das células de arsenieto de gálio,
são ainda as mais eficientes disponíveis no mercado -
feitas deste
material, o mesmo utilizado para a fabricação dos chips
de computador,
exige salas limpas e tecnologia muito sofisticada, o que as torna
demasiado caras.
A investigação intensiva nesta área despoletada
pela primeira crise petrolífera conduziu à descoberta de
novos
materiais, em particular o silício multicristalino ou mesmo
silício
amorfo, muito menos exigentes em termos de processo de fabrico, ou de
métodos de produção de silício directamente
em fita o que permite
eliminar os desperdícios (e esfarelamento) no corte de um grande
cristal em bolachas. A deposição dos contactos
eléctricos por
serigrafia, em vez das técnicas tradicionais de fotolitografia e
deposição por evaporação de metais em
vácuo, permitiu baixar ainda mais
os preços de fabricação.
Em Março foi
notícia a descoberta
de um investigador do MIT, Emanuel Sachs, que anunciou ter conseguido
aumentar a eficiência das células fotovoltaicas
policristalinas, muito
mais simples e baratas de fabricar.
Com as
inovações introduzidas pelo cientista,
a eficiência destas células, 19.5%, aproximou-se da
eficiência das
células convencionais mas os custos de fabricação
são muito mais
baixos: as células de silício monocristalino custam cerca
de US$2.10
por watt gerado; as primeiras gerações destas novas
células
policristalinas deverão custar US$1.65 por watt gerado, quando
fabricadas numa escala industrial. De acordo com Sachs, a curto prazo
este preço deve baixar para US$1.30/watt.
Como comparação, refere-se que o custo do watt gerado em
centrais a
carvão é de US$1.00. Sachs afirma que novos revestimentos
antirreflexivos deverão permitir que as células solares
policristalinas
batam o preço do carvão por volta de 2012. As novas
células solares
policristalinas de alto rendimento são comercializadas pela
empresa que
fundaram, a 1366
Technologies.
Para
além dos Estados Unidos, outro país que tem investido
muito em
investigação nesta área tem sido a Alemanha que
é já o maior mercado de
células fotovoltaicas a nível mundial, deixando o
Japão, outro país que
tem investido massivamente na área, para trás. Ambos os
países tem
contribuído para tornar a energia solar competitiva, baixando os
custos
de produção através do desenvolvimento de novas
técnicas de produção e
criando uma procura que ajudou as indústrias a ultrapassarem a
massa
crítica no mercado de energia.
Este ano, a Evonik
e SolarWorld A.G.
anunciaram a abertura de uma fábrica de produção
de silício «solar» em
Rheinfelden, na Alemanha, como parte do seu consórcio Joint
Solar
Silicon. O seu novo processo de produção
de filmes
ultra-finos de silício permite uma economia de até 90% da
energia
utilizado nos processos de produção convencionais. A nova
fábrica terá
uma capacidade de produção de 850 toneladas de
silício «solar» por ano
e a matéria-prima será fornecida pela fábrica de
silano (SiH4) da Evonik.
As
células de filme fino, embora com uma eficiência em
laboratório
inferior às células de primeira geração,
frequentemente permitem
melhores resultados em comparação com as células
clássicas nas
aplicações reais do dia-a-dia, devido a perdas inferiores
às
temperaturas elevadas de funcionamento e a uma melhor eficiência
em
condições de baixa intensidade de luz. No entanto, o
crescimento da
fatia de mercado destas células tem sido limitado pela sua baixa
disponibilidade no mercado. As células convencionais dominam por
enquanto o mercado
das fotovoltaicas e a falta
de silício monocristalino
tem limitado o crescimento do sector e aumentado
muito o preço deste
material e, consequentemente, dos painéis solares.
Página
desenvolvida no âmbito do
projecto
POCI/CTM/58767/2004, «Photovoltaic cells based on conducting
polymers and anthocyanins» |
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