Papel solar: células solares são impressas em papel

Fabricar células solares diretamente em papel ou tecido, de um modo simples e rápido.

Este é o objetivo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos.

Eles já construíram diversos protótipos funcionais, com alguns mantendo o funcionamento depois de diversos meses e muitas dobraduras.

Impressão de circuitos eletrônicos

Há uma forte tendência no sentido de trazer os circuitos eletrônicos para mais próximo ao que as pessoas usam no dia-a-dia, o que inclui sobretudo papel e e tecido das roupas, mas também plásticos, sobretudo folhas flexíveis, que possam ser enroladas e dobradas.

Tudo isto está sendo possível graças ao desenvolvimento das chamadas tintas eletrônicas, que não são exatamente tintas, mas soluções de partículas capazes de desempenhar a função desejada.

Deposição de vapor

O trabalho do MIT é um pouco mais complexo do que a impressão jato de tinta ou laser, mas também está dando resultados mais robustos.

O processo de impressão usa vapor – e não líquidos ou pó – em um processo que ocorre em temperaturas abaixo de 120 ºC – uma temperatura bastante amena em comparação com a fabricação de uma célula solar fotovoltaica tradicional, que emprega temperaturas elevadas e elementos corrosivos.

Nessas condições mais amenas, é possível empregar materiais como papéis não tratados, tecidos ou plástico como substratos para imprimir as células.

São aplicadas cinco camadas de materiais, que são depositados sobre o papel em etapas sucessivas. Uma máscara, também feita de papel, é usada para formar os padrões das células solares.

O processo ainda exige uma câmara a vácuo, para evitar a contaminação por poeira ou outras impurezas, o que diminuiria o rendimento das células solares.

Papel fotoelétrico

Terminada a “impressão”, basta ligar os eletrodos e colocar o “papel fotoelétrico” sob a luz para que ele comece a gerar energia.

Em uma das demonstrações, um avião de papel foi construído com a folha fotoelétrica e começou a gerar energia tão logo acabou de ser dobrado. Em outra, as células solares foram impressas sobre uma fina folha de plástico PET, que foi dobrada e desdobrada mil vezes, sem perder a funcionalidade.

O rendimento das células solares impressas ainda é baixo – em torno de 1% – mas suficiente para alimentar pequenos aparelhos portáteis e sensores ambientais. Os pesquisadores afirmam que estão trabalhando nesse quesito, ajustando os materiais aplicados na técnica de deposição por vapor para melhoria da eficiência.

“Nós demonstramos a robustez dessa tecnologia. Acreditamos que poderemos fabricar células solares em larga escala capazes de atingir desempenhos recordes em termos de watts por quilo [de material],” disse Vladimir Bulovic, um dos autores da pesquisa.

Bibliografia:

Direct Monolithic Integration of Organic Photovoltaic Circuits on Unmodified Paper
Miles C. Barr, Jill A. Rowehl, Richard R. Lunt, Jingjing Xu, Annie Wang, Christopher M. Boyce, Sung Gap Im, Vladimir Bulovic, Karen K. Gleason
Advanced Materials
8 JUL 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1002/adma.201101263