As células solares rígidas à base de silício convencionais geralmente encontradas no mercado não são adequadas para a fabricação de células solares de película fina moldáveis, em que um transparente, eletrodo flexível e eletricamente condutor coleta a luz e leva embora a corrente. Um eletrodo de polímero tecido desenvolvido pela Empa já produziu os primeiros resultados que são muito promissores, indicando que o novo material pode ser um substituto para os revestimentos de óxido de índio e estanho.
A escassez de matérias-primas e o uso crescente de metais raros estão tornando os componentes e dispositivos eletrônicos cada vez mais caros. Esses metais raros são usados, por exemplo, para fazer os eletrodos transparentes encontrados em telas de toque de telefones celulares, monitores de cristal líquido, LEDs orgânicos e células solares de película fina. O material de escolha nesses casos é o óxido de índio e estanho (ITO), um óxido misto amplamente transparente. Como o ITO é relativamente caro, Contudo, não é econômico usar em aplicações de grandes áreas, como células solares.
A busca por alternativas
Existem óxidos transparentes sem índio, mas com o aumento da demanda por eles também tendem a se tornar escassos. Além disso, as principais desvantagens, como fragilidade, permanecem. A busca por revestimentos alternativos que sejam transparentes e eletricamente condutores é, portanto, intensa, com materiais como polímeros condutores, nanotubos de carbono ou grafenos sob escrutínio. Eletrodos à base de carbono, Contudo, geralmente apresentam valores de resistência de superfície excessivos que os tornam maus condutores elétricos. Se uma grade metálica é integrada à camada orgânica, reduz não apenas sua resistência, mas também sua estabilidade mecânica. Se uma célula solar feita deste material for dobrada, as camadas do eletrodo se rompem e não são mais condutoras. O desafio, portanto, consiste em fabricar substratos condutores flexíveis, mas estáveis, idealmente em um processo de laminação industrial de baixo custo.
Uma solução:eletrodos tecidos
Uma possibilidade particularmente promissora é o uso de um polímero tecido flexível transparente, que a Empa desenvolveu em conjunto com a empresa Sefar AG em um projeto apoiado financeiramente pela Comissão Suíça de Tecnologia e Inovação (CTI). Sefar, que é especializada em tecidos de precisão, é capaz de produzir o polímero tecido economicamente e em grandes quantidades usando um processo rolo a rolo semelhante à maneira como os jornais são impressos. Fios de metal entrelaçados no material garantem que ele seja eletricamente condutor. Em uma segunda etapa do processo, o material é incorporado em uma camada de plástico inerte que não, Contudo, cobrir completamente os filamentos de metal, retendo assim sua condutividade. O eletrodo resultante é transparente, estável e ainda flexível. Os pesquisadores da Empa então aplicaram uma série de revestimentos a este novo substrato para criar uma nova célula solar orgânica cuja eficiência é compatível com as células convencionais baseadas em ITO. Além disso, o eletrodo tecido é significativamente mais estável quando deformado do que substratos de plástico flexível comercialmente disponíveis aos quais uma camada fina de ITO condutor foi aplicada.
