Ao contrário das células solares de silício tradicionais, células solares de polímero orgânico (PSCs) podem nunca cobrir as encostas de uma fazenda solar de megawatt. Mas, estes leves, células flexíveis mostram potencial para fornecer energia solar a sensores remotos de microwatt, tecnologia vestível e os aparelhos conectados por Wi-Fi que constituem a "internet das coisas".

PSCs usam polímeros orgânicos para absorver a luz e convertê-la em eletricidade. Embora os PSCs não possam corresponder à durabilidade ou eficiência das células solares inorgânicas, o potencial de produção em massa não tóxico, os painéis solares descartáveis ​​com produção rolo a rolo os tornam atraentes para aplicações adicionais. Em artigo publicado esta semana no Jornal de energia renovável e sustentável , Paul Berger e Minjae Kim, da Ohio State University, analisam os avanços mais recentes e os desafios restantes na tecnologia de PSC.

A pesquisa em PSCs cresceu rapidamente nas últimas duas décadas, gerando um número crescente de publicações e patentes. Esta tecnologia emergente, Contudo, é improvável que substitua as células solares inorgânicas tradicionais. Em vez de, Berger vê os PSCs como complementares. Eles podem contornar as linhas de transmissão de alta tensão e fornecer eletricidade para dispositivos de ponto de uso que, de outra forma, exigiriam baterias tóxicas.

Por exemplo, PSCs podem alimentar sensores de frescor em embalagens de alimentos simplesmente usando as luzes do teto em supermercados. Além disso, eles podem ir além do controle de estoque da loja, e amarrar em uma "cozinha inteligente" para reduzir o desperdício de alimentos e automatizar listas de compras. "PSCs têm a capacidade de serem flexíveis, porque são basicamente plásticos, então você pode colocá-los nas mochilas, jaquetas e até mesmo creme para café - uma grande variedade de coisas onde está no ponto de uso, "disse Berger." É um modelo de negócios disruptivo.

Os polímeros podem ser dissolvidos em solventes e impressos em um suporte flexível usando produção roll-to-roll acessível, tornando esta tecnologia especialmente atraente. "Esta impressora não é diferente daquela para imprimir o seu jornal de domingo, mas em vez de três cores primárias e preto, você está imprimindo as quatro ou cinco camadas diferentes necessárias para a célula solar, diodos e transistores, ", Disse Berger. Longos rolos de células solares também abrem novas aplicações, como embalar veículos ou cobrir fachadas e janelas de edifícios. Berger adverte, Contudo, que certas matérias-primas caras de PSC, ou seja, óxido de índio-estanho e fulerenos, que se mostraram desafiadores para substituir, pode limitar a acessibilidade a curto prazo.

A longevidade é outro problema porque os polímeros e os cátodos metálicos reativos oxidam quando expostos à água e ao oxigênio. "Eles tendem a se degradar rapidamente, "Berger disse, tornando necessário encapsular as células solares para proteção. Este encapsulamento pode ser muito eficaz em vidro, mas é mais desafiador em superfícies flexíveis, como sacos de batata frita.

No laboratório, A eficiência do PSC atinge cerca de 13 por cento, o que está longe de ser a eficiência de 20% dos painéis solares comerciais. PSCs que usam P3HT:polímeros PCBM, introduzido em 2002, são o design "robusto" padrão e rendem cerca de 3,5 por cento de eficiência. Avanços recentes na química, geometria, e o desenvolvimento de células solares em tandem que empilham várias camadas juntas tornaram possível essa maior eficiência.

Um punhado de empresas nos EUA e na Europa está trabalhando para trazer PSCs viáveis ​​para o mercado. Se for bem sucedido, então, as PSCs poderiam estabelecer seu próprio nicho além das células solares de silício, alimentando todos os tipos de dispositivos remotos.