Cristais podem fazer energia solar ser a principal do mundo

Para a energia solar dominar o mundo, faltam duas coisas: que ela seja mais barata e que seja mais eficiente. As duas coisas devem ficar mais fáceis graças a uma nova descoberta da Universidade Columbia.

Um dos principais obstáculos para baratear a energia solar é que os painéis fotovoltaicos, feitos de silício muito fino, são difíceis de fabricar.

Qualquer nanodefeito de fabricação faz com que a energia se dissipe antes de ser absorvida como eletricidade. E, no melhor dos casos, de toda a energia que chega no painel, só 25% consegue ser aproveitada.

Mas existe um grupo de cristais, que imita a estrutura química da Perovskita, ummineral encontrado na Rússia, que pode solucionar tudo isso. Os cristais de Perovskitas Híbridas Orgânico-Inorgânicas são bem mais simples de produzir que as células de silício.

O mais importante, porém, é que esse cristais são naturalmente cheios de “defeitos”. Mas mesmo assim, ao contrário do que acontece no silício, os elétrons simplesmente desviam dos defeitos e seguem seu caminho. Esse mecanismo de eficiência e “proteção” da energia era um mistério até muito recentemente.

O novo artigo publicado pelos pesquisadores de Columbia descreve que a formação de “pólarons” – fenômenos que desaceleram os elétrons – faz com que a energia não se dissipe mesmo com defeitos na célula solar.

Para os cientistas, a descoberta desse mecanismo significa que dá para aumentar em muito a eficiência das células feitas de materiais como esses cristais.

Nos últimos 7 anos, os cientistas conseguiram dar um up no aproveitamento de energia em células solares feitas com esse material, de 4% para 22%.

Por enquanto, ainda não é suficiente para alcançar o silício. A questão é que, por mais que a tecnologia das células de silício siga melhorando, o máximo de energia solar que elas podem converter em eletricidade é 33% – esse é teto, um limite que não dá para ultrapassar.

Já para as Perovskitas Híbridas Orgânico-Inorgânicas, o limite é muito mais alto – a estimativa atual é que a eficiência máxima do material seja de pelo menos o dobro, 66% de energia convertida.

Mas nem tudo são prós – o grande contra do novo material é que o cristal mais eficiente para a energia solar contém chumbo e é solúvel em água. O risco é que essas células possam dissolver e contaminar o ambiente com metais pesados.

A proposta dos cientistas de Columbia para contornar isso é tentar replicar o mecanismo de eficiência que eles observaram nos cristais em outros materiais menos agressivos ao ambiente. Aí quem sabe a energia possa ser “ensolarada” de vez.