MIT cria célula solar ultrafina que pode ser aplicada em qualquer lugar

Engenheiros do MIT desenvolveram uma técnica para produzir células solares ultrafinas e leves que podem ser adicionadas a qualquer superfície

As células são muito mais finas que um fio de cabelo humano. | Foto: Melanie Gonick, MIT

Os engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram células solares de tecido ultraleve que podem transformar de forma rápida e simples qualquer superfície em uma fonte de energia.

Essas células solares duráveis e flexíveis, que são muito mais finas que um fio de cabelo humano, são coladas a um tecido forte e leve, tornando-as fáceis de instalar em uma superfície fixa. Eles podem fornecer energia em movimento como um tecido de energia vestível ou ser transportados e implantados rapidamente em locais remotos para assistência em emergências. 

As células desenvolvidas têm um centésimo do peso dos painéis solares convencionais, geram 18 vezes mais energia por quilo e são feitas de tintas semicondutoras usando processos de impressão.

Por serem tão finas e leves, essas células solares podem ser aplicadas a muitas superfícies diferentes. Por exemplo, eles podem ser integrados às velas de um barco para fornecer energia no mar, aderidos 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. Esta tecnologia solar leve pode ser facilmente integrada em ambientes construídos com necessidades mínimas de instalação.

MIT células ultrafinas
Foto: Melanie Gonick, MIT

“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. 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”, diz Vladimir Bulović, co-autor do estudo.

 

Como são feitas as células ultrafinas?

Para produzir as células solares ultrafinas, os pesquisadores usam nanomateriais que estão na forma de tintas eletrônicas imprimíveis. Eles então revestem a estrutura da célula solar depositando camadas de materiais eletrônicos em um substrato liberável preparado com apenas 3 mícrons de espessura. Usando a serigrafia (técnica semelhante à forma como os desenhos são adicionados às camisetas serigrafadas), um eletrodo é depositado na estrutura para completar o módulo solar.

Os pesquisadores podem então retirar o módulo impresso, que tem cerca de 15 mícrons de espessura, do substrato plástico, formando um dispositivo solar ultraleve.

Porém, 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 encontrou um material ideal: um tecido composto que pesa apenas 13 gramas por metro quadrado, conhecido comercialmente como Dyneema. Este tecido é feito de fibras tão fortes que foram usadas como cordas para levantar o navio de cruzeiro Costa Concórdia do fundo do mar Mediterrâneo. 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.

Superando as células solares convencionais

Quando testaram o dispositivo, os pesquisadores do MIT descobriram que ele poderia gerar 730 watts de potência por quilograma quando independentes e cerca de 370 watts por quilograma se implantados no tecido Dyneema de alta resistência, que é cerca de 18 vezes mais potência por quilo do que as células solares convencionais.

células solares ultrafinas
Foto: Melanie Gonick, MIT

“Uma instalação solar típica de telhado em Massachusetts é de cerca de 8.000 watts. Para gerar a mesma quantidade de energia, nosso tecido fotovoltaico adicionaria apenas cerca de 20 quilos (44 libras) ao telhado de uma casa”, disse o co-autor do estudo, Mayuran Saravanapavanantham.

Embora suas células solares sejam muito mais leves e muito mais flexíveis do que as células tradicionais, elas precisam ser envoltas em outro material para protegê-las do meio ambiente. “Envolver essas células solares em vidro pesado, como é padrão nas células solares de silício tradicionais, minimizaria o valor do avanço atual, então a equipe está desenvolvendo soluções de embalagens ultrafinas que aumentariam apenas uma fração do peso dos atuais dispositivos ultraleves”, diz Jeremiah Mwaura, cientista pesquisador do Laboratório de Pesquisa Eletrônica do MIT.