As células solares são como as folhas, capturando a luz do sol e transformando-a em energia. É adequado que agora eles possam ser feitos parcialmente de árvores.

Pesquisadores do Georgia Institute of Technology e da Purdue University desenvolveram células solares eficientes usando substratos naturais derivados de plantas, como árvores. Tão importante quanto, fabricando-os em substratos de nanocristais de celulose (CNC), as células solares podem ser rapidamente recicladas em água no final de seu ciclo de vida.

A tecnologia está publicada na revista Relatórios Científicos , o mais recente jornal de acesso aberto do Nature Publishing Group.

Os pesquisadores relatam que as células solares orgânicas atingem uma eficiência de conversão de energia de 2,7 por cento, um número sem precedentes para células em substratos derivados de matérias-primas renováveis. Os substratos CNC nos quais as células solares são fabricadas são opticamente transparentes, permitindo que a luz passe por eles antes de ser absorvida por uma camada muito fina de um semicondutor orgânico. Durante o processo de reciclagem, as células solares são simplesmente imersas em água em temperatura ambiente. Em apenas alguns minutos, o substrato CNC se dissolve e a célula solar pode ser facilmente separada em seus componentes principais.

Bernard Kippelen, professor da Georgia Tech College of Engineering, conduziu o estudo e disse que o projeto de sua equipe abre as portas para um produto verdadeiramente reciclável, tecnologia de células solares sustentável e renovável.

"O desenvolvimento e o desempenho de substratos orgânicos em tecnologia solar continuam a melhorar, fornecendo aos engenheiros uma boa indicação de aplicações futuras, "disse Kippelen, que também é o diretor do Centro de Fotônica Orgânica e Eletrônica (COPE) da Georgia Tech. “Mas as células solares orgânicas devem ser recicláveis. Caso contrário, estaremos simplesmente resolvendo um problema, menos dependência de combustíveis fósseis, ao criar outro, uma tecnologia que produz energia a partir de fontes renováveis, mas não é descartável no final de seu ciclo de vida. "

A data, as células solares orgânicas são normalmente fabricadas em vidro ou plástico. Nenhum dos dois é facilmente reciclável, e substratos à base de petróleo não são muito ecológicos. Por exemplo, se as células fabricadas em vidro quebrassem durante a fabricação ou instalação, os materiais inúteis seriam difíceis de eliminar. Os substratos de papel são melhores para o meio ambiente, mas mostraram desempenho limitado devido à alta aspereza ou porosidade da superfície. Contudo, os nanomateriais de celulose feitos de madeira são verdes, renovável e sustentável. Os substratos têm uma rugosidade superficial baixa de apenas cerca de dois nanômetros.

"Nossas próximas etapas serão trabalhar para melhorar a eficiência de conversão de energia em mais de 10 por cento, níveis semelhantes a células solares fabricadas em substratos à base de vidro ou petróleo, "disse Kippelen. O grupo planeja conseguir isso otimizando as propriedades ópticas do eletrodo da célula solar.

Jeffrey Youngblood, professor associado da Purdue School of Materials Engineering, colaborou com Kippelen na pesquisa.

Uma patente provisória da tecnologia foi registrada no Escritório de Patentes dos EUA.

Há também outro impacto positivo do uso de produtos naturais para criar nanomateriais de celulose. A indústria de produtos florestais do país projeta que dezenas de milhões de toneladas deles possam ser produzidos assim que a produção em grande escala começar, potencialmente nos próximos cinco anos.

A pesquisa é o mais recente projeto do COPE, que estuda o uso e o desenvolvimento da eletrônica impressa. No ano passado, o centro criou a primeira célula solar totalmente de plástico.