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Energia

Células solares orgânicas sem solventes são estáveis e eficientes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/01/2008


Elas têm o difícil nome de células solares sensibilizadas por corante e também atendem pela sigla em inglês DSC ("Dye-Sensitized Solar Cells"). Mas são mais conhecidas por células solares orgânicas e seu princípio de funcionamento é comumente chamado de "fotossíntese artificial", porque imitam de certa forma a maneira como as plantas retiram energia da luz solar.

Desafios tecnológicos

As células solares DSC foram inventadas pela equipe do Dr. Michael Gratzel em 1991, e são tidas como uma das mais promissoras para a futura exploração da luz solar como fonte de eletricidade em larga escala. Desde que alguns problemas tecnológicos sejam resolvidos.

Mesmo sendo fáceis de se fabricar e com potencial para custar muito menos do que as células solares fotovoltaicas tradicionais, as células solares orgânicas utilizam solventes orgânicos altamente voláteis como eletrólito - o que essencialmente impossibilita seu uso prático devido à altíssima pressão do vapor gerado pelos solventes aquecidos.

Líquidos iônicos

Agora, a própria equipe do Dr. Gratzel encontrou uma solução para esse problema. Ele e seu colega Shaik Zakeeruddin utilizaram uma mistura de dois líquidos iônicos como eletrólito, em conjunto com um novo corante à base de rutênio, para criar uma célula solar DSC sem solvente.

Os líquidos iônicos tipicamente têm uma pressão de vapor igual a zero, o que os torna preferíveis mesmo em relação aos solventes orgânicos mais robustos e de baixa volatilidade.

Ânion inerte

Contudo, a alta viscosidade típica dos líquidos iônicos e o fato de que os mais promissores são compostos de íons de iodeto, vinha impedindo seu uso em células solares viáveis porque os íons de iodeto tendem a impactar negativamente a eficiência do processo de fotoconversão ao inibir a ação do corante sensibilizador.

O problema foi resolvido adicionando um ânion inerte a um líquido iônico de baixa viscosidade. A baixa viscosidade ajuda a superar o problema da transferência de massa, enquanto o ânion inerte contrabalança o efeito deletério dos ânios de iodeto.

Eficiência e estabilidade

As células solares resultantes apresentaram uma eficiência de conversão da luz solar em eletricidade de 7,6%, contra 11% das células solares DSC com solventes. Mais importante ainda, elas se mostraram estáveis a temperaturas de até 60 °C por mais de mil horas, o que abre a possibilidade de sua utilização prática mesmo nos dias mais quentes.

Novos desafios

Mesmo tendo avançado muito rumo à utilização práticas das células solares orgânicas, os pesquisadores deverão aumentar sua estabilidade, para que haja uma margem de tolerância que permita sua utilização segura.

Outro desafio é a substituição do rutênio, um elemento caro e que poderia anular um dos maiores benefícios desse tipo de célula solar, justamente o seu baixo custo de produção.

Bibliografia:

Artigo: Stable, High-Efficiency Ionic-Liquid-Based Mesoscopic Dye-Sensitized Solar Cells
Autores: Daibin Kuang, Cedric Klein, Zhipan Zhang, Seigo Ito, Jacques-E. Moser, Shaik. M. Zakeeruddin, Michael Gratzel
Revista: Small
Data: December 2007
Vol.: 3, 2094-2102
DOI: 10.1002/smll.200700211






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