Investigadores do University College London desenvolveram um novo tipo de célula solar capaz de gerar energia de forma eficiente a partir da luz interior, uma descoberta que poderá reduzir a dependência das pilhas descartáveis tradicionais. Ao aperfeiçoarem sistemas fotovoltaicos à base de perovskite para captarem a luz artificial de forma mais eficaz, a equipa abriu caminho para a alimentação de dispositivos usados no dia-a-dia em casas e escritórios.
A perovskite, um material cada vez mais usado em painéis solares para utilização no exterior, pode ser ajustada para absorver os comprimentos de onda específicos da luz artificial. Apesar deste potencial, o composto enfrentava há muito tempo obstáculos: pequenos defeitos na sua estrutura cristalina, conhecidos como ‘traps’, dificultavam o movimento dos electrões, reduzindo a eficiência e acelerando a degradação.
Para ultrapassar estes problemas, a equipa introduziu cloreto de rubídio durante a fabricação. O químico favoreceu um crescimento cristalino mais uniforme, reduzindo a tensão e minimizando defeitos. Acrescentaram ainda dois compostos estabilizadores para evitar que iões halogenetos, como iodeto e brometo, se aglomerassem em fases separadas – um problema que anteriormente perturbava o fluxo eléctrico. Esta estratégia combinada aumentou simultaneamente o desempenho e a durabilidade.
A célula solar resultante atingiu uma eficiência de conversão de 37,6 por cento sob condições de iluminação interior de 1000 lux, aproximadamente equivalente a um escritório bem iluminado. Segundo os investigadores, este resultado estabelece um recorde para um dispositivo especificamente ajustado para uso interior com uma bandgap de 1,75 electrão-volt. Em termos práticos, as células são seis vezes mais eficientes do que as melhores tecnologias comparáveis para interiores actualmente disponíveis no mercado.
A durabilidade foi outra prioridade. Ensaios feitos durante 100 dias mostraram que as novas células mantiveram 92 por cento do seu desempenho inicial, em comparação com 76 por cento dos dispositivos de controlo.
Num teste mais rigoroso – 300 horas de exposição contínua a luz intensa a 55 graus Celsius – os dispositivos conservaram 76 por cento da sua capacidade, enquanto amostras convencionais caíram abaixo de 50 por cento.
Os investigadores afirmam que estas melhorias poderão prolongar a vida útil das células solares de perovskite para interiores até cinco anos ou mais, face às semanas ou meses típicos dos primeiros protótipos. Este nível de fiabilidade poderá permitir que aparelhos de baixo consumo, como comandos à distância, teclados, detectores de fumo e sensores, funcionem sem necessidade de pilhas substituíveis.
O Dr. Mojtaba Abdi Jalebi, professor associado no Institute for Materials Discovery da UCL e co-autor do estudo, sublinhou o impacto mais vasto à medida que os dispositivos em rede continuam a proliferar:
«Milhares de milhões de dispositivos que necessitam de pequenas quantidades de energia dependem da substituição de pilhas – uma prática insustentável», explicou. «À medida que a Internet das Coisas se expande, este número só aumentará. Fornecer uma alternativa duradoura e de baixo custo, alimentada pela luz ambiente, oferece um caminho a seguir.»
A tecnologia de perovskite beneficia também de custos de produção relativamente baixos. O material pode ser fabricado a partir de componentes abundantes, recorrendo a processos simples, e tem potencial para ser impresso de forma semelhante aos jornais. A equipa liderada pela UCL encontra-se agora em negociações com parceiros industriais para escalar a tecnologia para uso comercial.
O projecto contou com a colaboração de instituições do Reino Unido, China e Suíça, e recebeu financiamento do UK Engineering and Physical Sciences Research Council, do Department for Energy Security and Net Zero, da UCL, do Henry Royce Institute for Advanced Materials, do British Council e da London South Bank University.
