Inovação em células solares do CDMF é premiada pela SBPMat

Estudo sobre células solares de perovskitas recebe o Prêmio Bernhard Gross e é destacado pela American Chemical Society como um dos melhores no XV Brasil MRS Meeting

Agência FAPESP – Um trabalho desenvolvido por pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) sobre células solares de perovskitas foi duplamente premiado recentemente no XV Brasil MRS Meeting, promovido pela Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) no final de setembro. 

O estudo, desenvolvido no âmbito da tese de doutorado de Silvia Letícia Fernandes, “Desenvolvimento de células solares de perovskitas baseadas em filmes de óxidos nanoestruturados”, com apoio da FAPESP, foi contemplado com o Prêmio Bernhard Gross e com o prêmio da American Chemical Society (ACS), que destaca os cinco melhores trabalhos do congresso, segundo o CDMF.

Intitulada “Desenvolvimento de células solares de perovskitas baseadas em filmes de óxidos nanoestruturados”, a tese foi orientada por Maria Aparecida Zaghete, do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Araraquara, e co-orientada por Carlos Graeff, da Faculdade de Ciências da Unesp campus Bauru, ambos pesquisadores do CDMF, um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiados pela FAPESP. O doutorado de Fernandes foi realizado no Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dubendorf, Suíça, sob orientação de Frank Nüesch.

Conhecida como uma das fontes de energia mais limpas e renováveis, a energia solar é uma alternativa às oriundas de combustíveis fósseis. Células solares são dispositivos que convertem a energia do sol em energia elétrica, e a eficiência desses dispositivos refere-se à parte da energia da luz solar que é convertida em eletricidade.

Atualmente, as células solares convencionais são feitas de silício, as quais possuem eficiência de conversão de energia na faixa de 20%. A nova tecnologia fotovoltaica, que utiliza células solares de peroskita, foi descoberta em 2009. “Inicialmente, a eficiência de conversão de energia era de apenas 3%. Hoje, já temos eficiências tão altas quanto 22%. Esse rápido avanço colocou as células solares de perovskitas em competição com as comerciais células de silício e essa tecnologia já é considerada promissora para a aplicação em larga escala”, afirmou Fernandes à Assessoria de Comunicação do CDMF.

Fernandes iniciou seus estudos em 2015. “Desenvolvemos células solares de perovskitas que atingiram até 15% de eficiência”, comentou. A inovação em seu trabalho é a introdução de óxido de nióbio como parte do dispositivo a fim de melhorar sua performance. “Conseguimos bons resultados quando inserimos o óxido de nióbio nas células, inclusive ganho na estabilidade do dispositivo. Vale ressaltar que o uso do nióbio é de grande interesse para o nosso país, visto que mais de 90% das reservas desse mineral estão localizadas no Brasil.”

Há várias vantagens que as células de perovskitas apresentam sobre as de silício tradicionais. “Enquanto o dióxido de silício (SiO2) é abundante na forma de areia de praia, separar as moléculas de oxigênio ligadas ao silício requer uma quantidade gigantesca de energia. O dióxido de silício funde a altas temperaturas, acima de 1500 °C, o que paradoxalmente libera mais emissão de dióxido de carbono na atmosfera e também cria um limite fundamental sobre o custo de produção de células solares de silício. Outra complicação das células fotovoltaicas de silício é que elas são pesadas e rígidas. Estes painéis pesados contribuem para os altos custos de montagem das matrizes e módulos fotovoltaicos de silício”, disse Fernandes. 

As células de perovskitas, segundo Fernandes, têm se mostrado mais eficientes do que as células de silício, já que não contribuem para o aquecimento global com a liberação de dióxido de carbono e são muito mais flexíveis, pois são feitas de filmes finos.

Mas existem ainda problemas que precisam ser resolvidos em relação às células de perovskitas, como a sua durabilidade em condições climáticas. “Células de silício são extremamente resistentes, o que não é o caso das de perovskitas que são suscetíveis à água, ao ar e à luz. Além disso, a questão de como produzir células solares de perovskita em grande escala de forma competitiva com a tecnologia de silício é ainda um ponto de interrogação. Mas, com o aumento exponencial da eficiência de conversão de energia, baixos custos de produção e fáceis métodos de fabricação que são ambientalmente amigáveis, o potencial das células solares perovskitas é promissor e brilhante”, disse.