Breve
história da energia solar - Plástico
![](images/electronica_plastico.jpg)
A conversão de energia solar em electricidade pode ser
uma das
soluções para a crise energética que o mundo
enfrenta. O elevado preço
(e o consumo de energia) associado à obtenção do
silício utilizado nas
células convencionais impede uma maior
contribuição da energia
fotovoltaica na produção de energia. Embora existam
outras
alternativas, as células solares de plástico, OPVs, que
podem ser fabricadas a baixo custo (também a nível
energético), são actualmente as mais promissoras.
De
facto, a facilidade de processamento de polímeros, quando
comparada com
a dos tradicionais semicondutores inorgânicos, apresenta como
atractivo
o desenvolvimento de técnicas de custo reduzido para
aplicações que
requerem semicondutores de hiato no vísivel. Um novo sector da
indústria electrónica e fotónica baseado em
materiais
plásticos,
em vez de silício, está já a surgir. Dispositivos,
circuitos e sistemas em
plástico, de muito baixo custo, que podem ser impressos sobre
qualquer material, começam a aparecer no
mercado.
Em
paralelo com a electrónica convencional baseada no
silício está a emergir um novo paradigma baseado,
não no elevado
desempenho e miniaturização dos componentes, mas sim no
baixo custo de
fabrico. A electrónica de plástico,
também chamada electrónica orgânica, assenta no
baixo custo do
processamento e na possibilidade de manipulação
química para atingir as
propriedades desejadas nos materiais. Uma vez que os semicondutores
orgânicos podem ser concebidos de modo a ser solúveis em
solventes
comuns, podem ser usadas tecnologias de produção como
impressão a jacto
de tinta ou estampagem.
Um dos objectivos mais ambiciosos para
produzir circuitos e dispositivos electrónicos de baixo custo
baseia-se
no uso de impressoras rotativas de alta velocidade (como as usadas para
imprimir os jornais), que podem imprimir milhares de circuitos ou
dispositivos por metro quadrado que depois podem ser separados por
processos automáticos. O uso de substratos flexíveis de
plástico ou
papel permite atingir custos extremamente baixos para certos tipos de
circuitos como os que futuramente irão substituir o actual
código de
barras.
Outra aplicação da electrónica de
plástico, que promete revolucionar a
indústria de iluminação, é o uso de OLEDs
(de luz branca, se assim se
quiser) em painéis de iluminação. As
eficiências e tempos de vida já
excedem as das lâmpadas incandescentes. A
iluminação baseada nesta
tecnologia, possibilitará iluminação difusa, com
painéis de grande área
e cuja intensidade de iluminação pode ser controlada.
Também existem
LEDs de materiais inorgânicos bastante eficientes, mas de muito
maior
custo de fabrico.
Mas é nível de dispositivos fotovoltaicos que este novo
paradigma da se torna muito aliciante. A flexibilidade de desenhar
polímeros que apresentam as
propriedades que se queiram para além da tecnologia barata
já bem
desenvolvida para todos os tipos de filmes plásticos tornaria
essa
aplicação um sucesso. A flexibilidade mecânica de
materiais plásticos
seria bem-vinda para integração arquitectónica,
nomeadamente em
superfícies curvas inacessíveis às tecnologias
assentes nos materiais
inorgânicos tradicionais.
Assim, não é supreendente que exista
um esforço de investigação significativo no
desenvolvimento de OPVs. No
entanto, é ainda comparativamente inferior o desempenho de
dispositivos
fotovoltaicos que utilizam um polímero conjugado para
absorção de
radiação, devido a um baixo rendimento de
fotogeração, uma recombinação
radiativa considerável e baixa mobilidade dos portadores de
carga.
As
eficiências de conversão da energia solar, PCE, de todas
as OPVS
referidas na literatura são muito baixas quando comparadas com
as
células fotovoltaicas inorgânicas. Uma eficiência
fotovoltaica elevada
requer uma absorção de luz eficiente e um bom transporte
de cargas. Os
polímeros apresentam uma mobilidade de cargas muito menor que os
seus
equivalentes inorgânicos para além de o seus espectro (a
parte da luz
absorvida) não coincidir com o espectro da luz solar. As mais
eficientes, que assentam na utilização de misturas de
polímeros com
derivados do fullereno, C60, apresentam PCEs à volta de 6%, o
que não
as torna atractivas para comercialização embora a
tecnologia mais
barata envolvida e a possibilidade de fabricação de
áreas muito grandes
sejam um ponto a favor das OPVs para algumas aplicações,
por exemplo como tinta
de revestimento de superfícies metálicas.
Outras alternativas
Outra alternativa inorgânica às células de
silício figurou no número de Fevereiro de 2008 da
Chemistry World. O artigo «First
sales for 'world's cheapest solar cells’»
dava conta das primeiras vendas para o público em geral das
células
fotovoltaicas desenvolvidas pela Nanosolar.
Esta empresa americana anunciou nessa data a produção
comercial de células de
filme fino baseadas
numa tinta de um semicondutor muito durável (segundo
indicações da Nanosolar, poderá ser usado durante
25 anos). Este
semicondutor inorgânico, designado CIGS (acrónimo de
Copper Indium
Gallium Diselenide, diselenieto de cobre índio e gálio )
apresenta
vantagens em relação ao silício no processo
de fabrico, no rendimento e custo de produção de
painéis
solares.
Os painéis solares
produzidos são revestidos com uma mistura homogénea de
nanoparticulas
dos vários componentes da tinta o que garante uma
deposição uniforme na
extensão de área que se desejar. O revestimento é
posteriormente
aquecido de forma a ser obtido um filme fino e contínuo. Os
painéis assim
produzidos apresentam uma PCE de 19,5% a um custo de apenas 13
cêntimos
de dólar por cada Watt produzido (entre 1/10 a 1/5 do custo
possível
com as células inorgânicas convencionais). O processo de
produção é
rápido e possibilita um menor desperdício de material,
já que se trata
de uma tinta que pode ser distribuída por vários tipos de
suporte com
formas variadas.
![](http://bp3.blogger.com/_PtPNUMoshEs/R9d_Ba1Zd2I/AAAAAAAAAlw/qdd3Idm6rio/s400/cellHP.jpg)
A tinta CIGS «Copper
Indium Gallium Diselenide» da Nanosolar
O
problema com estas células reside no
facto de o índio ser um elemento muito pouco abundante na Terra
e ser extensivamente usado em muitas outras aplicações.
Isto é, o índio, o
componente fulcral destas células, é um elemento muito
raro e
dispendioso e se o preço a
que estas células fotovoltaicas conseguem produzir energia
eléctrica é
muito atraente, a perspectiva de uma utilização massiva
que esgotaria
as nossas reservas de índio ensombra esta alternativa.
Página
desenvolvida no âmbito do
projecto
POCI/CTM/58767/2004, «Photovoltaic cells based on conducting
polymers and anthocyanins» |
|