Perovskita: o que é e o futuro da energia solar fotovoltaica

O que é célula solar perovskita

Células solares de perovskita são um tipo de tecnologia fotovoltaica que utiliza materiais com estrutura cristalina chamada perovskita para converter luz solar em eletricidade. A perovskita é um mineral natural com uma estrutura cristalina específica, e essa estrutura pode ser replicada em laboratório usando diferentes compostos, como haletos metálicos.

As células solares de perovskita são promissoras por várias razões:

• Alta eficiência: elas têm mostrado rápida melhoria em eficiência de conversão de energia, chegando a competir com as tradicionais células de silício.
• Baixo custo: os materiais usados para fabricar células de perovskita são mais baratos e o processo de fabricação é menos dispendioso em comparação com as células de silício.
• Versatilidade: as células de perovskita podem ser fabricadas em substratos flexíveis e transparentes, possibilitando aplicações em diferentes superfícies, como janelas ou fachadas de edifícios.
• Processamento simples: elas podem ser fabricadas usando técnicas de deposição a baixa temperatura, o que facilita a produção em larga escala.

Saiba mais sobre a eficiência da célula fotovoltaica de Perovskita

No entanto, a estabilidade e a durabilidade dessas células ainda estão sendo aprimoradas, pois elas tendem a se degradar com a exposição à umidade e ao calor, o que limita sua vida útil em comparação com outras tecnologias mais maduras, como as células de silício.

Onde a célula solar perovskita é utilizada?

As células solares de perovskita ainda estão em desenvolvimento, mas já apresentam potencial para diversas aplicações, tanto no setor de energia quanto em outras áreas.

• Janelas solares: devido à sua transparência e flexibilidade, as células solares de perovskita podem ser integradas em janelas para gerar eletricidade enquanto permitem a passagem de luz.
• Telhados solares: elas podem ser usadas em telhas solares ou como revestimento em fachadas de edifícios, contribuindo para a geração de energia no local de consumo.
• Carregadores solares: células de perovskita podem ser incorporadas em dispositivos portáteis, como carregadores solares para smartphones e outros dispositivos eletrônicos, devido à sua leveza e eficiência.
• Dispositivos eletrônicos flexíveis: sua capacidade de serem fabricadas em substratos flexíveis permite que sejam aplicadas em dispositivos eletrônicos dobráveis ou vestíveis.
• Automóveis: podem ser utilizadas em painéis solares incorporados à estrutura de veículos elétricos, ajudando na recarga das baterias e na melhoria da eficiência energética dos automóveis.
• Drones e aeronaves: as células solares de perovskita podem ser aplicadas em drones e aeronaves movidos a energia solar, devido ao seu baixo peso e flexibilidade. 
• Células tandem: as células solares de perovskita podem ser combinadas com outras tecnologias, como células de silício, para formar células tandem, que apresentam maior eficiência de conversão de energia.

Entenda o cenário da célula solar perovskita no Brasil

No Brasil, o cenário das células solares de perovskita está emergindo como uma área de pesquisa e desenvolvimento. Diversas universidades e institutos de pesquisa no Brasil, como a Universidade de São Paulo (USP), a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), têm investido em estudos sobre células solares de perovskita.

Esses estudos focam na melhoria da eficiência, estabilidade e viabilidade comercial dessas células. Pesquisadores brasileiros também têm colaborado com instituições estrangeiras para avançar na pesquisa de células de perovskita, aproveitando o conhecimento global e integrando novas tecnologias e métodos de fabricação.

Principais desafios do uso da perovskita

O uso das células solares de perovskita na energia solar apresenta grandes promessas, mas também enfrenta desafios significativos que precisam ser superados para que a tecnologia possa ser amplamente adotada.

• Degradação: as células solares de perovskita são suscetíveis à degradação quando expostas a fatores como umidade, oxigênio, luz UV e temperaturas elevadas. A degradação pode reduzir drasticamente a eficiência e a vida útil das células, tornando-as menos viáveis para aplicações comerciais de longo prazo.
• Encapsulamento: uma das soluções propostas é o encapsulamento das células para protegê-las desses elementos. No entanto, o desenvolvimento de materiais de encapsulamento que sejam eficazes e economicamente viáveis ainda é um desafio em curso.
  
• Processo de fabricação: a produção em larga escala de células solares de perovskita ainda enfrenta dificuldades. Embora o processo de fabricação seja relativamente simples em laboratório, a transição para a produção industrial em grande escala, com controle de qualidade consistente, ainda precisa de avanços tecnológicos.
  
• Reprodutibilidade: garantir que as células solares de perovskita produzidas em massa tenham a mesma qualidade e eficiência que aquelas produzidas em ambiente controlado de laboratório é um desafio significativo.
  
• Uso de chumbo: muitas das células de perovskita mais eficientes atualmente utilizam compostos de chumbo, que é tóxico e pode representar um risco ambiental se as células não forem corretamente recicladas ou descartadas. Isso levanta preocupações sobre a sustentabilidade e a segurança do uso de perovskitas em larga escala.
  
• Desenvolvimento de alternativas: pesquisas estão em andamento para encontrar alternativas ao chumbo, mas até agora, as células de perovskita sem chumbo não alcançaram as mesmas eficiências.
  
• Perda de eficiência ao longo do tempo: mesmo que as células de perovskita tenham alcançado altas eficiências em testes iniciais, a manutenção dessa eficiência ao longo do tempo, especialmente em condições reais de operação, é um desafio. A eficiência pode diminuir significativamente devido a degradações químicas e estruturais.
  
• Integração com tecnologias existentes: integrar as células solares de perovskita com tecnologias fotovoltaicas já existentes, como as de silício, em sistemas tandem, requer um alinhamento preciso de materiais e processos. Isso é necessário para otimizar a eficiência e a compatibilidade dos diferentes materiais.
  
• Desempenho em diferentes climas: as condições climáticas variam amplamente em diferentes partes do mundo. As células de perovskita precisam demonstrar desempenho consistente em climas tropicais, temperados e áridos, o que ainda é um desafio.
• Competitividade econômica: embora as células de perovskita possam ser mais baratas para produzir em teoria, o custo de fabricação em larga escala, considerando a necessidade de melhorar a durabilidade e encapsulamento, ainda precisa ser competitivo com tecnologias estabelecidas, como as células solares de silício.
• Barreiras regulamentares: a introdução de novas tecnologias no mercado requer a superação de barreiras regulatórias, especialmente em termos de segurança, impacto ambiental e certificação de desempenho.
  
• Gestão de resíduos: a falta de infraestrutura para a reciclagem eficiente das células solares de perovskita, especialmente aquelas contendo chumbo, é um desafio que precisa ser abordado para garantir que a adoção em larga escala da tecnologia não resulte em problemas ambientais.
  

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