Células solares: Recordes de eficiência não são o melhor caminho

Recordes de células solares em laboratório

Nem toda tecnologia promissora em laboratório chega ao mercado – na verdade, apenas a minoria chega. A concorrência de produtos já existentes, os desafios de escalabilidade e os altos custos de desenvolvimento e produção estão entre os obstáculos mais comuns no caminho entre uma descoberta científica e um produto comercial.

O que podem os pesquisadores e a indústria fazerem para aumentar a taxa de sucesso dessa transferência? “Queríamos entender o que é necessário nos âmbitos acadêmico e industrial para desenvolver uma nova célula solar que possa competir no mercado a longo prazo,” contextualizou a pesquisadora Mirjana Dimitrievska, dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA).

Para isso, os pesquisadores analisaram dois dos materiais mais promissores para uma futura geração de células solares de película fina: O disseleneto de cobre, índio e gálio, também conhecido pela sigla CIGS, e a perovskita. Esses dois semicondutores são ideais para células solares, tecnicamente falando, já tendo atingido valores de eficiência recordes em laboratório – isso significa que eles convertem uma alta proporção da luz solar incidente em eletricidade, tornando-os materiais promissores para a produção de energia sustentável.

Mas os dados mostraram que bater um recorde atrás do outro não deu aos dois materiais nenhuma vantagem em termos de se transformarem em produtos comerciais.

Após atrair financiamentos volumosos dos setores público e privado, o desenvolvimento das células solares CIGS desacelerou. O processo de fabricação, relativamente caro e complexo, provou ser inviável economicamente, especialmente após a recuperação dos preços do silício. A tecnologia de silício, já consolidada, acabou prevalecendo sobre a “novata” CIGS.

Isso até aumentou o interesse nas células solares de perovskita, que também chegaram batendo novos recordes, mas sobretudo prometendo flexibilidade no processo produtivo, já que podem ser fabricadas por múltiplos processos, incluindo a impressão rolo a rolo. No entanto, as células solares de perovskita ainda não são amplamente utilizadas, já que o material é instável, muito sensível a qualquer influência ambiental, degradando-se rapidamente – não existem nem mesmo testes de laboratório de longa duração das células solares de perovskita porque elas pifam antes do fim dos testes.

Dificuldades para chegar ao mercado

Para evitar que essas limitações das tecnologias emergentes se tornem fatais, Dimitrievska e seus colegas formularam uma série de recomendações. “Devemos aprender com nossos erros passados, especialmente com a experiência da comercialização de células CIGS,” afirma a pesquisadora.

Especificamente, os autores recomendam que a comunidade científica se concentre na resiliência, estabilidade e sustentabilidade do material, em vez de buscar novos recordes de eficiência, e que também considere estudos de campo de longo prazo.

“Para a indústria, é muito mais importante que o produto tenha uma longa vida útil, seja confiável e possa ser fabricado de forma economicamente viável do que alguns pontos percentuais a mais de eficiência,” resumiu Dimitrievska. “Na pesquisa, no entanto, são os recordes de eficiência que são mais valorizados; eles levam a publicações de alto impacto e atraem financiamento para pesquisa.”

Contudo, os pesquisadores dizem que nem tudo foi em vão, e estão otimistas com as duas tecnologias inovadoras de células solares. “Há muita pesquisa sendo feita para superar os desafios das perovskitas,” disse Dimitrievska. “As células solares de CIGS também estão passando por um ressurgimento.”

Além disso, os pesquisadores não colocam as duas tecnologias de filme fino como concorrentes das células solares de silício, mas sim como complementares. Perovskitas e CIGS podem ser usadas para fabricar células solares leves, flexíveis e extremamente finas, podendo ser úteis onde o silício é muito pesado e rígido, como na internet das coisas, nas aplicações móveis e nos têxteis inteligentes.