O potencial de geração de energia dos painéis solares - e uma limitação importante de seu uso - é o resultado de sua composição. Os painéis feitos de silício estão diminuindo de preço, de modo que em alguns locais eles podem fornecer eletricidade que custa quase o mesmo que a energia proveniente de combustíveis fósseis como carvão e gás natural. Mas os painéis solares de silício também são volumosos, rígido e quebradiço, então eles não podem ser usados ​​em qualquer lugar.

Em muitas partes do mundo que não têm eletricidade regular, painéis solares podem fornecer luz de leitura após o anoitecer e energia para bombear água potável, ajudar a fornecer energia a pequenas empresas familiares ou em vilas ou até mesmo servir a abrigos de emergência e acampamentos de refugiados. Mas a fragilidade mecânica, o peso e as dificuldades de transporte dos painéis solares de silício sugerem que o silício pode não ser ideal.

Com base no trabalho dos outros, meu grupo de pesquisa está trabalhando para desenvolver painéis solares flexíveis, que seria tão eficiente quanto um painel de silício, mas seria magro, leve e flexível. Este tipo de dispositivo, que chamamos de "lona solar, "poderia ser espalhado para o tamanho de uma sala e gerar eletricidade a partir do sol, e pode ser enrolado para ficar do tamanho de uma toranja e colocado em uma mochila de até 1, 000 vezes sem quebrar. Embora tenha havido algum esforço para tornar as células solares orgânicas mais flexíveis simplesmente tornando-as ultrafinas, a verdadeira durabilidade requer uma estrutura molecular que torne os painéis solares flexíveis e resistentes.

Semicondutores de silício

O silício é derivado da areia, o que o torna barato. E a forma como seus átomos se acumulam em um material sólido o torna um bom semicondutor, o que significa que sua condutividade pode ser ligada e desligada usando campos elétricos ou luz. Porque é barato e útil, o silício é a base para os microchips e placas de circuito em computadores, telefones celulares e basicamente todos os outros eletrônicos, transmitir sinais elétricos de um componente para outro. O silício também é a chave para a maioria dos painéis solares, porque pode converter a energia da luz em cargas positivas e negativas. Essas cargas fluem para os lados opostos de uma célula solar e podem ser usadas como uma bateria.

Mas suas propriedades químicas também significam que não pode ser transformado em eletrônica flexível. O silício não absorve a luz com muita eficiência. Os fótons podem passar direto por um painel de silício muito fino, então eles têm que ser bastante grossos - cerca de 100 micrômetros, mais ou menos a espessura de uma nota de um dólar - de modo que nenhuma luz vai para o lixo.

Semicondutores de próxima geração

Mas os pesquisadores descobriram outros semicondutores que são muito melhores na absorção de luz. Um grupo de materiais, chamados de "perovskitas, "podem ser usados ​​para fazer células solares quase tão eficientes quanto as de silício, mas com camadas que absorvem a luz que têm um milésimo da espessura necessária para o silício. Como resultado, pesquisadores estão trabalhando na construção de células solares de perovskita que podem alimentar pequenas aeronaves não tripuladas e outros dispositivos onde a redução de peso é um fator chave.

O Prêmio Nobel de Química de 2000 foi concedido aos pesquisadores que descobriram pela primeira vez que poderiam fazer outro tipo de semicondutor ultrafino, chamado de polímero semicondutor. Este tipo de material é chamado de "semicondutor orgânico" porque é baseado em carbono, e é chamado de "polímero" porque consiste em longas cadeias de moléculas orgânicas. Semicondutores orgânicos já são usados ​​comercialmente, inclusive na indústria de bilhões de dólares de visores orgânicos de diodos emissores de luz, mais conhecido como TVs OLED.

Semicondutores de polímero não são tão eficientes na conversão de luz solar em eletricidade como perovskitas ou silício, mas são muito mais flexíveis e potencialmente extraordinariamente duráveis. Polímeros regulares - não os semicondutores - são encontrados em toda a vida diária; eles são as moléculas que compõem o tecido, plástico e tinta. Semicondutores de polímero têm o potencial de combinar as propriedades eletrônicas de materiais como o silício com as propriedades físicas do plástico.

O melhor dos dois mundos:eficiência e durabilidade

Dependendo de sua estrutura, plásticos têm uma ampla gama de propriedades - incluindo flexibilidade, como com uma lona; e rigidez, como os painéis da carroceria de alguns automóveis. Os polímeros semicondutores têm estruturas moleculares rígidas, e muitos são compostos de minúsculos cristais. Estes são essenciais para suas propriedades eletrônicas, mas tendem a torná-los frágeis, que não é um atributo desejável para itens flexíveis ou rígidos.

O trabalho do meu grupo tem se concentrado na identificação de maneiras de criar materiais com boas propriedades semicondutoras e com a durabilidade pelos quais os plásticos são conhecidos - sejam flexíveis ou não. Esta será a chave para a minha ideia de uma lona ou cobertor solar, mas também pode levar a materiais de cobertura, ladrilhos exteriores ou talvez até superfícies de estradas ou parques de estacionamento.

Este trabalho será fundamental para aproveitar o poder da luz solar - porque, Afinal, a luz do sol que atinge a Terra em uma única hora contém mais energia do que toda a humanidade usa em um ano.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.