O radiante futuro da energia solar.

Até o presente, as células solares eram feitas de silício. O silício no estado amorfo tem um rendimento de conversão bastante baixo, mas não custa caro (não há necessidade de ser tão puro quanto o usado em componentes eletrônicos), enquanto o silício cristalino apresenta um melhor rendimento, embora seja mais caro.

Entretanto, a rentabilidade econômica das células fotovoltaicas à base de silício está comprometida pelo aumento do preço das matérias-primas. Suas possibilidades de desenvolvimento estão também limitadas pela necessidade de uma forte insolação (solar), por sua degradação rápida, por sua fragilidade.

Sol: "matéria-prima" fundamental para o funcionamento das células fotovoltaicas.

Créditos: Natura Vox

O silício é um semicondutor de "gap indireto", o que significa, simplesmente, que a probabilidade de gerar um elétron a partir de um fóton de luz é bastante baixa. É preciso que um fônon seja gerado para "ajudar" o processo e, para aumentar a probabilidade de que isso ocorra, as camadas de silício devem ser bem espessas.

A primeira via possível para melhorar a situação se situa do lado dos filmes finos. Utilizando materiais semicondutores mais eficientes (de "gap direto", onde o fóton cria diretamente um elétron), pode-se ultrapassar a restrição de camadas espessas requeridas pelo silício. De saída, é possível empilhar vários filmes finos, cada um absorvendo uma região do espectro solar: o rendimento é melhor, mesmo com sol limitado. Por outro lado, os filmes cem vezes mais finos diminuem o custo, mesmo que a matéria-prima tenha o seu preço, em quilo, mais caro.

A primeira tecnologia citada é interessante, estritamente do ponto de vista do rendimento, todavia continua clássica em sua abordagem econômica e pela necessidade de construção de grandes centrais ou "fazendas" solares. Outras tecnologias, por outro lado, trazem em si os germes de outros usos, e, portanto, de novos interesses econômicos.

"Fazenda" solar, na Califórnia (EUA).

Créditos: BP

Objetiva-se, por exemplo, recobrir os telhados de hangares, edifícios industriais e fábricas com nanopartículas de semicondutores. Um simples spray seria suficiente e permitiria valorizar essas grandes superfícies. O problema é a rápida degradação das partículas: uma solução perspectivada seria recobri-las com polímero transparente, porém esse material tem a desagradável tendência a amarelar, ou seja, tornar-se menos transparente após uma longa exposição à luz. E há sempre o problema da utilização de nanopartículas, em grande escala, em ambiente urbano.

Um outro campo bastante promissor, e potencialmente muito inovador em suas aplicações, é a área dos semicondutores orgânicos. Trata-se de um campo de pesquisa "em efervescência", já com um certo número de aplicações. Por exemplo, os tecidos que captam a luz solar, ou as células fotovoltaicas em plástico. Outra oportunidade, sem dúvida, é a possibilidade de poder imitar a natureza e sua fotossíntese. Essas tecnologias poderiam engendrar uma cascata de novos produtos: por que não imaginar bolsas e mochilas que podem servir como bateria; barcos propulsados por velas de um outro tipo ou roupas contendo eletrônica embarcada auto-alimentada. Em nível científico, múltiplas vias de pesquisa são propostas para melhorar o rendimento, ainda fraco, desses plásticos fotovoltaicos. Por exemplo, certos polímeros se auto-organizam de uma maneira tal que multiplica a superfície de contato entre os dois eletrodos e que reduz a distância a ser percorrida pelos elétrons, o que compensa a baixa condutividade dos polímeros.

Célula solar em plástico.

Créditos: RSC

Outra idéia seria empilhar camadas de semicondutores em série, a fim de aumentar a intensidade produzida e o rendimento. Essa técnica é extremamente custosa com os semicondutores clássicos, mas não com os polímeros.

Numa palavra: a criatividade na área da energia faz com que se espere que soluções inovadoras tornem-se economicamente mais interessantes que os combustíveis fósseis. Contudo, ficará sempre a questão do transporte e da estocagem da energia, muito difícil com a eletricidade como conhecemos, mas muito fácil sob a forma de líquido (petróleo) ou gás (gás natural). É talvez aqui que o hidrogênio poderia ter um papel importante, sendo sintetizado nos desertos do Saara, do Novo México ou de Gobi, e consumido nos automóveis em Nova Iorque, Londres ou Pequim...

Natura Vox, mai 07, 2007 (Tradução - MIA/OLA).

Nota do Managing Editor: a primeira ilustração apresentada nesta notícia faz parte do texto original, enquanto as duas outras foram obtidas em www.google.com.

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