Cientistas do Laboratório Sandia, dos Estados Unidos, criaram um novo tipo de célula solar que, mais do que nenhuma outra, merece de fato ser chamada de "célula."Lembrando as minúsculas partículas cintilantes usadas em decoração - conhecidas como glitter - as minúsculas células solares utilizam 100 vezes menos silício para produzir a mesma quantidade de energia elétrica.
Microcélulas solares
As minúsculas células solares poderão ser incorporadas nas superfícies irregulares de prédios e veículos e até mesmo de roupas, transformando as pessoas em recarregadores solares ambulantes, que ficarão independentes das tomadas para recarregar seus aparelhos portáteis.
As "partículas solares" são fabricadas de silício cristalino, o mesmo material usado na fabricação das células solares tradicionais. Mas suas dimensões e seu formato abrem a possibilidade de novos usos impensáveis para os rígidos painéis solares. Elas têm ainda potencial para serem mais baratas e apresentarem uma eficiência maior do que os atuais coletores fotovoltaicos.
Painéis solares inteligentes
As células solares tipo glitter são fabricadas usando o princípio dos dispositivos microeletromecânicos (MEMS). Isto permitirá que os "painéis" ou outras superfícies sobre as quais elas forem fabricadas recebam também circuitos eletrônicos adicionais, integrando funções que hoje são desempenhadas por circuitos externos.
"Módulos fotovoltaicos feitos a partir dessas microcélulas solares, para uso nos telhados das casas e dos prédios, poderão ter controles inteligentes, inversores e até mesmo sistemas de armazenamento de energia em nível de chip. Um módulo assim integrado poderia simplificar o design e até permitir a integração dos painéis com a rede de energia," diz o engenheiro Vipin Gupta, um dos criadores das microcélulas solares.
100 vezes menos silício
Parte do potencial de redução dos custos da energia solar decorre do fato de que as microcélulas solares necessitam de relativamente pouco material - o caro silício cristalino - para criar células de grande eficiência e de funcionamento robusto.
Medindo entre 14 e 20 micrômetros de espessura (um cabelo humano tem aproximadamente 70 micrômetros de espessura), elas são 10 vezes mais finas do que as células solares convencionais, mas operam nos mesmos níveis de eficiência.
"Com isto, elas usam 100 vezes menos silício para gerar a mesma quantidade de eletricidade," disse Murat Okandan, outro membro da equipe. "Como elas são muito menores e têm menos deformações mecânicas para um dado ambiente do que as células convencionais, as microcélulas solares podem também ser mais confiáveis no longo prazo."
Vantagens das microcélulas
As características e as minúsculas dimensões das microcélulas solares têm vantagens tanto no momento da fabricação quanto na hora da operação.
Elas podem ser fabricadas a partir de pastilhas de silício de qualquer dimensão. Como são fabricadas para serem independentes umas das outras - só sendo montadas em painéis numa etapa posterior - se uma célula der defeito, apenas ela estará perdida - hoje, uma pastilha de silício inteira pode se perder por um único defeito.
No momento da operação, um painel solar tradicional pode deixar de gerar energia mesmo quando apenas uma parte dele fica sombreado. Na mesma situação, as novas células solares que se mantiverem ao Sol continuarão gerando energia.
Os primeiros testes indicam uma eficiência das microcélulas solares de 14,9%. Os módulos solares comerciais variam entre 13 e 20 por cento de eficiência.
Custo das células solares
Cada microcélula solar é fabricada sobre a pastilha de silício, cortada em formatos hexagonais e pronto. Cada uma delas já contém seus contatos elétricos pré-fabricados, graças às técnicas utilizadas na fabricação dos MEMS.
Um robô industrial comum pode colocar até 130.000 peças de glitter por hora nos pontos de contato elétrico pré-estabelecidos no substrato que servirá de suporte para as células solares.
O número de microcélulas solares por módulo é determinado pelo nível de concentração óptica utilizada (concentradores são conjuntos de lentes usados para focar a luz do Sol e aumentar a eficiência das células solares individuais) e pelo tamanho do substrato - um número que variará entre 10.000 e 50.000 microcélulas solares por metro quadrado.
O custo dessa operação é de aproximadamente um décimo de centavo de dólar por peça. Os pesquisadores afirmam já estar trabalhando em uma técnica alternativa de automontagem, com potencial para reduzir os custos ainda mais.
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