Células solares de perovskita superam os limites da eficiência. Explorar seu potencial será desafiador.

A tecnologia solar emergente promete reduzir os custos de energia para a transição dos EUA e da Europa para energias renováveis, mas ainda existem obstáculos para sua adoção generalizada.

A fabricante de células solares Oxford PV disse na semana passada que sua fábrica estabeleceu um recorde para uma célula solar de tamanho comercial que converteu 28,6% da luz solar em eletricidade, em comparação com as células convencionais que oferecem até 24%. No mesmo dia, a gigante solar chinesa LONGi disse que alcançou uma taxa de conversão de 31,8% em uma célula de tamanho de pesquisa. Maior eficiência, medida por quantos fótons do Sol são transformados em watts, reduz o custo de geração de energia solar.

Um spinoff da Universidade de Oxford, a Oxford PV está entre várias empresas solares ocidentais, incluindo a Evolar adquirida pela First Solar e a Saule Technologies, que estão lançando avanços em eficiência graças a minerais cristalinos chamados perovskitas que podem aumentar a eficiência do silício encontrado nos painéis de hoje. A tecnologia da Oxford PV, que não alcançou escala comercial, aplica uma fina camada de perovskitas em uma célula solar de silício antes de montá-la em um painel. Em teoria, essas chamadas células tandem podem atingir 43% de eficiência contra o limite de 29% do silício.

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"O silício atingiu um limite", disse o diretor de tecnologia da Oxford PV, Chris Case. “Este material de perovskita fez em uma década o que o silício levou duas ou três décadas para fazer”.

Em sua fábrica em Brandenburg, na Alemanha, a Oxford PV disse que está fabricando células com uma eficiência média de 27% e que espera que a eficiência melhore em cerca de 1 ponto percentual ao ano. A fábrica é pequena, com capacidade anual de 100 megawatts, mas pode ser expandida e a Oxford PV tem ambições de aumentar a produção em 2024. Ela está trabalhando com fabricantes de painéis para obter certificações da indústria para que possa começar as vendas no próximo ano.

Os painéis solares de perovskita podem chegar à comercialização nesta década, graças a uma expansão do investimento solar estimulado pela ajuda governamental dos EUA e da Europa, dizem analistas solares. Painéis mais eficientes facilitariam a transição mundial para a energia renovável porque precisam de menos espaço no telhado e terra para fornecer eletricidade. Até 2030, o mundo precisa ter mais de 5.000 gigawatts de capacidade solar para estar a caminho de atingir emissões líquidas zero de gases de efeito estufa até 2050, acima dos cerca de 885 gigawatts em 2021, de acordo com a Agência Internacional de Energia.

Os avanços na tecnologia solar estão chegando à medida que os EUA e a Europa trabalham para aumentar a capacidade de fabricação para reduzir a dependência da China, que fornece a maioria dos painéis do mundo. A China domina mais de 80% da fabricação mundial de painéis solares, de acordo com a Agência Internacional de Energia. A China conquistou sua posição em grande parte devido ao investimento inicial do governo, uma estratégia voltada para a exportação e custos trabalhistas baratos.

Os painéis solares de perovskita podem se encaixar bem na fabricação que as nações ocidentais estão construindo para expandir as energias renováveis, dizem os analistas solares, mas eles alertam que novos tipos de tecnologia solar surgiram e desapareceram no passado. Apesar dos painéis de perovskita terem um custo inicial de fabricação mais alto, eles podem atrair os clientes ao oferecer um preço mais baixo pela energia e exigir menos espaço.

"Será difícil para os Estados Unidos ou a Europa competir com empresas chinesas apenas em custo, então um produto que oferece desempenho premium a um custo mais alto pode se encaixar bem", disse Martin Green, professor de engenharia da Universidade de New South. País de Gales.

Ainda assim, ele disse que a China está trabalhando na mesma tecnologia e as preocupações com a durabilidade da perovskita a impediram de decolar. Os fabricantes de perovskita precisam provar que os painéis durarão de 25 a 30 anos, que é o padrão da indústria. Testes mostraram que as células se degradam rapidamente em meses, disse Green.

Em resposta, Oxford PV's Case disse que a empresa projetou suas células para atender ou exceder uma vida útil de 25 anos, comprovada pelo estudo de módulos em tamanho real em ambientes externos por mais de três anos e testes que prevêem a estabilidade a longo prazo. Enquanto aguarda a certificação, ele disse que a empresa compartilhou dados em conferências do setor e está trabalhando com o Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE para desenvolver testes para a tecnologia tandem porque não há um padrão acordado do setor.