Imagine uma lona de caminhão que pode coletar a energia da luz solar! Com a ajuda de novas células solares baseadas em têxteis desenvolvidas por pesquisadores da Fraunhofer, em breve, os semirreboques poderão produzir a eletricidade necessária para alimentar os sistemas de resfriamento ou outros equipamentos de bordo. Resumidamente, células solares à base de têxteis podem em breve adicionar uma dimensão totalmente nova à energia fotovoltaica, complementando o uso de células solares convencionais à base de silício.

Painéis solares em telhados de edifícios são bastante comuns hoje em dia - assim como parques solares em grande escala. No futuro, podemos muito bem ver outras superfícies sendo exploradas para geração fotovoltaica. Lonas de caminhão, por exemplo, poderia ser usado para produzir a eletricidade consumida pelo motorista durante a viagem ou estacionado durante a noite, ou para alimentar sistemas eletrônicos usados ​​para localizar reboques em terminais de embarque. De forma similar, fachadas de edifícios convencionais podem ser cobertas com tecidos fotovoltaicos em vez de reboco de concreto. Ou as cortinas usadas para fornecer sombra em edifícios com fachadas de vidro poderiam ser usadas para criar centenas de metros quadrados de superfície adicional para a produção de energia.

Tecido de fibra de vidro como substrato de célula solar

No cerne de tais visões são flexíveis, células solares baseadas em têxteis desenvolvidas no Instituto Fraunhofer de Tecnologias e Sistemas Cerâmicos IKTS em colaboração com o Instituto Fraunhofer de Nano Sistemas Eletrônicos ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. e parceiros industriais erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG e GILLES PLANEN GmbH. “Existem vários processos que permitem que células solares sejam incorporadas em revestimentos aplicados a têxteis, "explica o Dr. Lars Rebenklau, gerente de grupo para integração de sistemas e empacotamento eletrônico na Fraunhofer IKTS. Em outras palavras, o substrato para as células solares é um tecido em vez do vidro ou silicone convencionalmente usados. "Isso pode parecer fácil, mas as máquinas da indústria têxtil são projetadas para lidar com enormes rolos de tecido - cinco ou seis metros de largura e até 1000 metros de comprimento, "explica o Dr. Jonas Sundqvist, gerente de grupo de tecnologia de filme fino na Fraunhofer IKTS. "E durante o processo de revestimento, os têxteis têm de suportar temperaturas de cerca de 200 ° Celsius. Outros fatores também desempenham um papel fundamental:o tecido deve atender às regulamentações contra incêndio, têm uma alta resistência à tração e são baratos de produzir. “O consórcio, portanto, optou por um tecido de fibra de vidro, que atende a todas essas especificações, "Rebenklau diz.

Uma ênfase em processos padrão

Os pesquisadores também enfrentaram o desafio de como aplicar as camadas finas que compõem uma célula solar - o eletrodo inferior, a camada fotovoltaica e o eletrodo superior - para o tecido. Essas camadas têm entre um e dez mícrons de espessura. Por comparação, a superfície do tecido é como uma cordilheira. A solução foi primeiro aplicar uma camada que nivele os picos e depressões da superfície do tecido. Para este propósito, pesquisadores optaram por um processo padrão da indústria têxtil:impressão por transferência, que também é usado para emborrachar tecidos. Todos os outros processos foram adaptados de forma a serem facilmente incorporados nos métodos de produção padrão usados ​​na indústria têxtil. Por exemplo, os dois eletrodos - que são feitos de poliéster eletricamente condutor - e a camada fotovoltaica são aplicados por meio do método comum roll-to-roll. As células solares também são laminadas com uma camada protetora adicional para torná-las mais robustas.

Células solares à base de tecido prontas para lançamento no mercado em cerca de cinco anos

A equipe de pesquisa já produziu um protótipo inicial. "Isso demonstrou a funcionalidade básica de nossas células solares têxteis, "Rebenklau diz." Agora, eles têm uma eficiência entre 0,1 e 0,3 por cento. "Em um projeto de acompanhamento, ele e a equipe estão tentando ultrapassar a marca de cinco por cento, nesse ponto, as células solares à base de têxteis se provariam comercialmente viáveis. As células solares à base de silício são significativamente mais eficientes, entre dez e 20 por cento. Contudo, esta nova forma de célula solar não se destina a substituir o tipo convencional, simplesmente oferecem uma alternativa para aplicações específicas. Nos próximos meses, a equipe estará investigando maneiras de aumentar a vida útil das células solares baseadas em tecido. Se tudo correr de acordo com o planejado, as primeiras células solares têxteis podem estar prontas para comercialização em cerca de cinco anos. Isso cumpriria o objetivo original do projeto PhotoTex:fornecer um novo estímulo para a indústria têxtil da Alemanha e melhorar sua competitividade.