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Em função do custo elevado, células solares com grande capacidade de conversão ainda são utilizadas apenas em tecnologias complexas, como satélites.| Foto: Nasa

Uma revolução em curso no setor fotovoltaico deve colocar a energia solar em um novo patamar nos próximos anos. O desenvolvimento de células solares mais eficientes para produção em larga escala, aliado ao surgimento de novas estruturas baseadas no uso de filmes finos, plásticos orgânicos e até tintas, pode popularizar e energia do sol e ampliar o mercado para essa fonte. Para isso, contudo, será preciso vencer a barreira do preço.

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Energia solar em casa

No Brasil, o investimento em um sistema fotovoltaico de pequeno a médio porte fica entre R$ 15 mil e R$ 85 mil, dependendo da potência instalada. A necessidade de importação dos componentes para montagem das estruturas e a cobrança de impostos sobre as movimentações ainda dificulta a consolidação da tecnologia. Em 2013, no Brasil, o custo médio do watt instalado era de R$ 8,70. Hoje, três anos depois, fica entre R$ 7 e R$ 10.

Leia mais 1: Ganhos significativos em eficiência em pouco tempo

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Leia mais 2: Novos materiais prometem reduzir custo da tecnologia

Protagonista da primeira geração de materiais fotovoltaicos, o silício monocristalino, ainda domina 90% da produção de painéis solares no mundo. O elemento, extraído de minerais como o quartzo, é encontrado em abundância em diversos países e vem permitindo melhorias em termos de eficiência das células que transformam raios solares em potencial energético. Desde 1952, os índices cresceram exponencialmente. Na época, uma célula exposta a 100% de radiação solar, transformava apenas 0,5% do total em energia. Até o fim da década, o porcentual havia crescido para 6%. Hoje, o índice já fica em torno de 16,5% e 18%. Em testes laboratoriais, as células solares chegaram a revelar desempenho de 25%.

Rodrigo Lopes Sauaia, doutor em engenharia de materiais e diretor da Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR), diz que, apesar de a melhora nos resultados ser positiva, quanto maior o desempenho alcançado por uma célula, mais caro e trabalhoso foi o processo de purificação pelo qual o silício teve de passar. Por consequência, maior é o preço da estrutura que gera energia.

70%

foi quanto caiu o preço do silício monocristalino em todo o mundo na última década, fator decisivo para, junto com os ganhos de eficiência e à alta oferta, incentivar a construção dos módulos solares tradicionais. Aos poucos, contudo, novas categorias de células mais leves e flexíveis começam a surgir, apontando para melhores condições de uso, preços mais baixos e aumento no ganho de escala.

“Em países que dominam a tecnologia, o acesso aos módulos solares tende a ser mais facilitado, mas em outros, como o Brasil, que depende da importação das estruturas e ainda lida com a carência de apoio público, ocorre o contrário”, diz.

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Ele também conta que células com capacidades de conversão acima de 20%, quando deixam as fases de testes e chegam ao mercado, ainda são aproveitadas apenas no desenvolvimento de tecnologias complexas, como em construções de satélites, por exemplo. “São investimentos muito altos. Repassá-los ao consumidor seria inviável”, explica.

Ganhos significativos em eficiência em pouco tempo

Células da chamada 2ª geração– formadas a partir de silício amorfo, microcristalino, telureto de cádmio e CIGs (composta pela reunião de elementos como cobre, índio e gálio) – surgiram em testes laboratoriais e, por serem mais leves, são aplicadas em películas e filmes finos, que podem ser colados em plásticos, vidros e até tecidos.

“Elas são capazes de preencher superfícies maiores do que os espaços ocupados pelas placas solares e, com isso, captam mais luz”, explica Izete Zanesco, professora da faculdade de Física e da pós-graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais, da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS). Por outro lado, o coeficiente energético alcançado pelas novas células ainda é menor se comparado ao conquistado pelo silício microcristalino, da 1ª geração. Em média, cada uma, atinge índices entre 7% e 13%, mas alguns testes já chegam a valores próximos de 16%. “Um sistema tradicional dura em média 25 anos. A queda brusca de eficiência que as células de silício amorfo, por exemplo, sofrem em bem menos tempo e a toxidade do telureto de cádmio são desafios a serem superados. Mas, se considerarmos que são tecnologias novas, descobertas há poucas décadas, o progresso conquistado em termos de eficiência atingida já foi muito significativo, o que indica condições de as novidades evoluírem ainda mais e em pouco tempo”, diz Izete.

Novos materiais prometem reduzir custo da tecnologia

Entre as opções da 3ª geração, estão construções celulares ainda mais recentes, descobertas há cerca de 20 anos. São estruturas criadas pela combinação de diferentes elementos que, a partir de fenômenos físicos e reações quânticas, compõem plásticos orgânicos (OPVs) com potencial para alcançar índices de desempenho bastante significativos. Pesquisas iniciadas em 2010, por exemplo, já demonstraram a marca de 13%, atingida por uma única célula. No Brasil, em Belo Horizonte, módulos-piloto de células orgânicas já são construídos em parceria com um centro de pesquisa suíço.

Recentemente, cientistas suíços da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), criaram moléculas de FDT (sigla em inglês para fluoreno-ditiofeno dissimétrico). O material é composto por perovskita, um mineral mais fácil de purificar que o silício e possível de ser sintetizado em laboratório. Segundo os pesquisadores, ele elevaria a eficiência energética média das células para até 22% e a base plástica onde seriam dispostas custaria um quinto do valor cobrado pelas placas da 1ª geração. A baixa durabilidade da perovskita e o fato de o mineral ser abundante apenas na Rússia jogam contra a novidade, mas entusiastas defendem que avanços nos estudos devem resolver esses problemas.

As células da 3ª geração também são capazes de compor tintas e sprays coloridos. Em Campinas, no interior de São Paulo, pesquisadores desenvolveram uma tinta formada pela mistura de minúsculos cristais que, reunidos, absorvem a luz e geram a corrente elétrica que produz a energia. Segundo eles, os pigmentos podem ser usados em fachadas de prédios e casas.