O sol é porventura a fonte de energia mais constante e durável ao dispor da humanidade, mas embora os painéis solares sejam uma solução energética apetecível, actualmente são igualmente pouco económicos, já que possuem uma eficiência energética demasiado baixa. Tipicamente, as células fotovoltaicas de silicone são capazes de converter em energia apenas 25% da luz solar que incide sobre elas, uma percentagem baixa e de enorme desperdício. Por isso, as investigações têm-se concentrado na concepção de materiais de substituição do silicone e algumas soluções destacam-se sobre as outras.

As células fotovoltaicas comuns encontram-se cobertas de semicondutores que possuem a chamada gap de energia/banda proibida ou “band gap”, definida como a diferença energética entre a parte superior da banda de valência e a parte inferior da banda de condução. A amplitude desta fenda determina a a condutividade eléctrica do semicondutor, já que só é possível aproveitar os electrões da banda de valência que possuam energia térmica suficiente para ultrapassar a banda proibida.

Painéis solares impressos.

Diversos investigadores têm vindo a desenvolver células fotovoltaicas capazes de converter em energia até 42,5% da luz recebida, antevendo-se eficiências na ordem dos 50%. Como as matérias-primas para o fabrico dos semicondutores são caras, investigadores da Universidade do Illinois criaram uma técnica pela qual só 0,1% da superfície de uma célula fotovoltaica se encontra coberta de semicondutores: os semicondutores são fabricados em pilhas impressas nível a nível sobre a superfície da célula.

A solução mais engenhosa é a utilização de lentes de baixo custo que são colocadas sobre cada pilha semiconductiva, concentrando sobre elas toda a intensidade da luz solar recebida ao contrário de a espalharem ao longo de todo o painel.

A técnica, anunciada pela primeira vez em 2008, recebeu já uma evolução apreciável. O seu maior problema é a necessidade de manter os painéis solares móveis de modo a que permaneçam sempre perpendiculares em relação ao sol, pois só assim as lentes concentrarão a luz recebida sobre as pilhas de semicondutores. Este é um sistema que a empresa Semprius tem já em teste em diversas localizações mundiais, e promete ser mais económico que centrais a carvão de potências equivalentes.

Painéis solares: flexibilidade a toda a prova?

A Semprius, tal como outras companhias e equipas de investigadores, já levou a impressão de células fotovoltaicas a outro nível, procurando eliminar a necessidade de motores de orientação dos painéis, e a rigidez arquitectónica que eles exigem.

Os painéis solares flexíveis são cada vez mais uma realidade, mas actualmente a sua eficiência é ainda mais baixa que a dos painéis convencionais, tipicamente 4% e atingindo cerca de 10% com soluções como as da Heliatek. Outras soluções encontram-se em investigação, como o sistema de impressão de painéis solares flexíveis desenvolvido na Universidade de Melbourne.

Mas como a eficiência deste tipo de painéis continua extremamente baixa, procuram-se urgentemente soluções para a aumentar. Uma das opções vem precisamente da Universidade do Illinois e dos fundadores da Semprius e utiliza uma tinta luminescente para concentrar a luz solar recebida num painel solar de plástico.

Num conceito semelhante, investigadores de Manchester criaram uma tinta especial de grafeno que pode produzir energia solar, e mesmo mudar de cor!

No futuro próximo, os painéis solares têm por isso o potencial para se tornarem mais polivalentes e integráveis em soluções arquitectónicas mais atraentes, com eficiência elevada por comparação à possível com a tecnologia actual.

Nota: Artigo originalmente publicado a 24 de Abril de 2014. Conteúdo foi actualizado