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Engenheiros do aclamado MIT (Massachusetts Institute of Technology) desenvolveram células solares de tecido ultraleve que podem transformar qualquer superfície em uma fonte de energia, de forma fácil e rápida.
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Tais células solares são duráveis, flexíveis e muito mais finas que um fio de cabelo humano. Elas são coladas a um tecido forte e leve, o que facilita a instalação em superfícies fixas. Assim, é possível fornecer energia em movimento, como um tecido de energia vestível, ou transportar e implantar rapidamente em locais remotos, por exemplo para assistência em emergências.
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As células têm um centésimo do peso dos painéis solares convencionais, geram 18 vezes mais energia por quilo e são feitos de tintas semicondutoras usando processos de impressão que podem ser dimensionados no futuro para fabricação em grandes áreas.
Por serem muito finas e leves, essas células solares podem ser laminadas em muitas superfícies diferentes. Por exemplo, eles podem ser integrados às velas de um barco para fornecer energia no mar, aderidas a tendas e lonas que são implantadas em operações de recuperação de desastres ou aplicados nas asas de drones para estender seu alcance de voo. Essa tecnologia solar leve pode ser facilmente integrada em ambientes construídos com necessidades mínimas de instalação.
Vladimir Bulović, presidente da Fariborz Maseeh em tecnologia emergente, líder da Organic and Laboratório de Eletrônica Nanoestruturada (ONE Lab), diretor do MIT.nano e autor sênior de um novo artigo que descreve o trabalho, falou sobre a nova tecnologia (via Tech Xplore). “As métricas usadas para avaliar uma nova tecnologia de célula solar são normalmente limitadas à sua eficiência de conversão de energia e seu custo em dólares por watt.”
Ele continuou: “Igualmente importante é a integrabilidade – a facilidade com que a nova tecnologia pode ser adaptada. Os tecidos solares leves permitem a integrabilidade, dando impulso ao trabalho atual. Nós nos esforçamos para acelerar a adoção da energia solar, dada a atual necessidade urgente de implantar novas fontes de energia livres de carbono”.
O MIT publicou um vídeo em seu canal oficial apresentando o processo de desenvolvimento e aplicações para a nova tecnologia em energia solar:
Como os pesquisadores chegaram até aqui
As células solares tradicionais, de silício, são frágeis, por isso devem ser envoltas em vidro e embaladas em uma estrutura de alumínio pesada e espessa, o que limita onde e como podem ser implantadas.
Há anos, a equipe do ONE Lab, do MIT, produziu células solares usando uma classe emergente de materiais de película fina que eram tão leves que podiam ficar em cima de uma bolha de sabão. Mas essas células solares ultrafinas foram fabricadas usando processos complexos baseados em vácuo, o que encarecia o processo e oferecia desafios para implantação.
Desta vez, os pesquisadores desenvolveram células solares de película fina que são totalmente imprimíveis, usando materiais à base de tinta e técnicas de fabricação escaláveis.
Para produzir as células solares, eles usam nanomateriais na forma de tintas eletrônicas imprimíveis. Eles revestem a estrutura da célula solar usando um revestidor de matriz de fenda, que deposita camadas de materiais eletrônicos em um substrato liberável preparado com apenas 3 mícrons de espessura. Usando a serigrafia (técnica semelhante a como desenhos são adicionados a camisetas), um eletrodo é depositado na estrutura para completar o módulo solar.
Assim, é possível retirar o módulo impresso, que tem cerca de 15 mícrons de espessura, do substrato plástico, formando um dispositivo solar ultraleve. Mas esses módulos solares finos e autônomos são difíceis de manusear e podem rasgar facilmente, o que os tornaria difíceis de implantar.
Para resolver esse desafio, a equipe do MIT procurou um substrato leve, flexível e de alta resistência ao qual pudessem aderir as células solares. Eles identificaram os tecidos como a solução ideal, pois fornecem resiliência mecânica e flexibilidade, com pouco peso adicional.
Um tecido composto que pesa apenas 13 gramas por metro quadrado, com fibras extremamente fortes, comercialmente conhecido como Dyneema, foi escolhido para isto. Ao adicionar uma camada de cola curável por UV, com apenas alguns mícrons de espessura, eles aderem os módulos solares às folhas desse tecido. Isso forma uma estrutura solar ultraleve e mecanicamente robusta.
“Embora possa parecer mais simples apenas imprimir as células solares diretamente no tecido, isso limitaria a seleção de possíveis tecidos ou outras superfícies receptoras àquelas que são quimicamente e termicamente compatíveis com todas as etapas de processamento necessárias para fabricar os dispositivos. Nosso abordagem separa a fabricação de células solares de sua integração final”, explica Mayuran Saravanapavanantham, coautor do artigo.
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