Com o recente desenvolvimento de telas dobráveis para telefones celulares, a pesquisa em eletrônicos dobráveis nunca foi tão intensa. Uma aplicação particularmente útil da tecnologia dobrável é em painéis solares.
As células solares atuais estão restritas a painéis rígidos e planos, que são difíceis de armazenar em grande número e integrar-se aos aparelhos do dia-a-dia, incluindo telefones, janelas, veículos ou dispositivos internos. Mas, um problema impede que essa tecnologia formidável surja: para serem integradas a esses itens, as células solares precisam ser dobráveis, dobrar à vontade repetidamente sem quebrar. Os materiais condutores tradicionais usados em células solares carecem de flexibilidade, criando um grande obstáculo no desenvolvimento de células totalmente dobráveis.
Um requisito fundamental para um condutor dobrável eficiente é a capacidade de suportar a pressão de dobra em um raio muito pequeno, mantendo sua integridade e outras propriedades desejáveis. Resumindo, é necessário um material condutor fino, flexível, transparente e resiliente. O professor Il Jeon, da Universidade Nacional de Pusan, na Coréia do Sul, explica: “Ao contrário da eletrônica meramente flexível, os dispositivos dobráveis estão sujeitos a deformações muito mais severas, com raios de dobramento tão pequenos quanto 0,5 mm. Isso não é possível com substratos de vidro ultra-finos convencionais e óxido de metal condutores transparentes, que podem ser flexíveis, mas nunca totalmente dobráveis.”
Felizmente, uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo o Prof. Jeon, encontrou uma solução, em um estudo publicado na Advanced Science. Eles identificaram um candidato promissor para atender a todos esses requisitos: filmes de nanotubo de carbono de parede única (SWNT), devido à sua alta transparência e resiliência mecânica. O único problema é que os SWNTs lutam para aderir à superfície do substrato quando a força é aplicada (como dobra) e requer dopagem química. Para resolver este problema, os cientistas embutiram a camada condutora em um substrato de poliimida (PI), preenchendo os espaços vazios nos nanotubos.
Para garantir o máximo desempenho, eles também “doparam” o material resultante para aumentar sua condutividade. Ao introduzir pequenas impurezas (neste caso, elétrons retirados para óxido de molibdênio) na camada de nanocompósitos SWNT-PI, a energia necessária para que os elétrons se movam pela estrutura é muito menor e, portanto, mais carga pode ser gerada para uma determinada quantidade de corrente.
O protótipo resultante excedeu em muito as expectativas da equipe. Com apenas 7 micrômetros de espessura, o filme composto exibiu excepcional resistência à flexão, quase 80% de transparência e uma eficiência de conversão de energia de 15,2%, a maior já alcançada em células solares usando condutores de nanotubos de carbono! Na verdade, como apontado pelo Prof. Jeon, “os resultados obtidos são alguns dos melhores entre aqueles relatados até agora para células solares flexíveis, tanto em termos de eficiência quanto de estabilidade mecânica”.
Com este novo avanço na tecnologia solar, só podemos imaginar como serão os painéis solares da próxima geração.
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