Cientistas do Departamento de Física da Universidade de Oxford desenvolveram uma abordagem revolucionária que poderia gerar quantidades crescentes de eletricidade solar sem a necessidade de painéis solares à base de silício. Em vez disso, sua inovação funciona revestindo um novo material gerador de energia nas superfícies de objetos cotidianos, como mochilas, carros e celulares
Seu novo material de absorção de luz é, pela primeira vez, fino e flexível o suficiente para ser aplicado à superfície de quase qualquer edifício ou objeto comum. Usando uma técnica pioneira desenvolvida em Oxford, que empilha múltiplas camadas de absorção de luz em uma célula solar, eles aproveitaram uma faixa mais ampla do espectro de luz, permitindo que mais energia seja gerada a partir da mesma quantidade de luz solar.
Este material ultrafino, usando esta chamada abordagem multijunção, agora foi certificado de forma independente para fornecer mais de 27% de eficiência energética, pela primeira vez igualando o desempenho de materiais tradicionais de camada única, geradores de energia, conhecidos como fotovoltaicos de silício. O Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada do Japão (AIST) deu sua certificação antes da publicação do estudo científico dos pesquisadores no final deste ano.
'Durante apenas cinco anos experimentando nossa abordagem de empilhamento ou multijunção, aumentamos a eficiência de conversão de energia de cerca de 6% para mais de 27%, próximo aos limites do que a energia fotovoltaica de camada única pode atingir hoje', disse o Dr. Shuaifeng Hu , pesquisador de pós-doutorado na Oxford University Physics. 'Acreditamos que, com o tempo, essa abordagem pode permitir que os dispositivos fotovoltaicos atinjam eficiências muito maiores, excedendo 45%.'
Isso se compara com cerca de 22% de eficiência energética dos painéis solares hoje (o que significa que eles convertem cerca de 22% da energia da luz solar), mas a versatilidade do novo material ultrafino e flexível também é fundamental. Com pouco mais de um mícron de espessura, ele é quase 150 vezes mais fino do que um wafer de silício. Ao contrário da energia fotovoltaica existente, geralmente aplicada a painéis de silício, isso pode ser aplicado a quase qualquer superfície.
"Ao usar novos materiais que podem ser aplicados como revestimento, mostramos que podemos replicar e superar o silício, ao mesmo tempo em que ganhamos flexibilidade. Isso é importante porque promete mais energia solar sem a necessidade de tantos painéis baseados em silício ou fazendas solares especialmente construídas", disse o Dr. Junke Wang , bolsista de pós-doutorado do Marie Skłodowska Curie Actions na Oxford University Physics.
Os pesquisadores acreditam que sua abordagem continuará a reduzir o custo da energia solar e também a tornará a forma mais sustentável de energia renovável. Desde 2010, o custo médio global da eletricidade solar caiu em quase 90%, tornando-a quase um terço mais barata do que a gerada a partir de combustíveis fósseis. As inovações prometem economias de custo adicionais, pois novos materiais, como perovskita de película fina, reduzem a necessidade de painéis de silício e fazendas solares construídas para esse fim.
'Podemos imaginar revestimentos de perovskita sendo aplicados a tipos mais amplos de superfície para gerar energia solar barata, como o teto de carros e prédios e até mesmo a parte traseira de celulares. Se mais energia solar puder ser gerada dessa forma, podemos prever menos necessidade a longo prazo de usar painéis de silício ou construir mais e mais fazendas solares', acrescentou o Dr. Wang.
Os pesquisadores estão entre os 40 cientistas trabalhando em energia fotovoltaica liderados pelo Professor de Energia Renovável Henry Snaith no Departamento de Física da Universidade de Oxford. Seu trabalho pioneiro em energia fotovoltaica e especialmente o uso de perovskita de película fina começou há cerca de uma década e se beneficia de um laboratório robótico sob medida.
O trabalho deles tem forte potencial comercial e já começou a ser aplicado em aplicações nos setores de serviços públicos, construção e fabricação de automóveis.
A Oxford PV, uma empresa do Reino Unido desmembrada da Oxford University Physics em 2010 pelo cofundador e diretor científico Professor Henry Snaith para comercializar fotovoltaicos de perovskita, iniciou recentemente a fabricação em larga escala de fotovoltaicos de perovskita em sua fábrica em Brandenburg-an-der-Havel, perto de Berlim, Alemanha. Esta é a primeira linha de fabricação em volume do mundo para células solares tandem de 'perovskita sobre silício'.
'Originalmente, olhamos para os locais do Reino Unido para começar a fabricar, mas o governo ainda não igualou os incentivos fiscais e comerciais oferecidos em outras partes da Europa e dos Estados Unidos', disse o professor Snaith. 'Até agora, o Reino Unido pensou sobre energia solar puramente em termos de construção de novas fazendas solares, mas o crescimento real virá da comercialização de inovações – esperamos muito que a recém-criada British Energy direcione sua atenção para isso.'
'O fornecimento desses materiais será uma nova indústria de rápido crescimento na economia verde global e mostramos que o Reino Unido está inovando e liderando o caminho cientificamente. No entanto, sem novos incentivos e um caminho melhor para converter essa inovação em manufatura, o Reino Unido perderá a oportunidade de liderar essa nova indústria global', acrescentou o professor Snaith.
Traduzido da reportagem original: https://www.ox.ac.uk/news/2024-08-09-solar-energy-breakthrough-could-reduce-need-solar-farms
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