As Lentes fotocromáticas e as células fotovoltaicas

Desenvolvidas no início dos anos 90, as células solares feitas de corantes orgânicos têm a vantagem de serem baratas de fabricar. Graças a um processo fotoeletroquímico diretamente inspirado na fotossíntese das plantas, esses corantes fotossensíveis são capazes de gerar eletricidade quando expostos ao sol.

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Uma equipe de pesquisadores do Centro de Energia Atômica (CEA – França), em colaboração com a Universidade Pablo de Olavide (Sevilha, Espanha) e a empresa suíça Solaronix, desenvolveram uma nova família de corantes cuja cor varia de acordo com a intensidade da luz. Os dados do novo corante foi publicado na Nature Energy, abre o caminho para o projeto de envidraçamento fotovoltaico.

Uma propriedade interessante das novas células fotoelétricas construídas com a nova família de corantes orgânicos é que elas são células solares semi-transparentes com a particularidade é ser fotocrômica. Esse termo significa que sua cor e transparência variam dependendo da intensidade da luz. Quando o sol está alto, essas células solares se tornam menos transparentes para filtrar mais luz e, assim, produzir mais eletricidade.

Janelas fotovoltaicas fotocrômicas – Crédito da foto R. Demadrille CEA-IRIG-1

Por outro lado, quando o sol está baixo, essas células se tornam mais transparentes para permitir a passagem da luz, mas ainda produzem um pouco de energia. É a primeira vez que uma equipe de pesquisa demonstra um desempenho elétrico de células fotossensíveis associadas à capacidade de mudar de cor e transparência.

Quais seriam as aplicações dessas células solares?

O primeiro uso diz respeito às janelas das fachadas dos edifícios, a fim de produzir eletricidade. A cor desses vidros fotovoltaicos se adaptará de acordo com a luz externa transmitida com uma transparência que varia de 30 a 60%. Dentro do edifício, a luz será suficiente para que a visibilidade nas salas seja aceitável.

Como funcionam esses vidros fotovoltaicos fotocrômicos?

Eles são feitos de dois pedaços de vidro cobertos com óxido condutor transparente, cada um dos quais serve como eletrodo. Uma das partes também é revestida com dióxido de titânio (TiO2). Dentro das duas placas de vidro foi incorporado o corante orgânico juntamente com um eletrólito líquido. Graças à combinação de eletrodos, corante e eletrólito, uma corrente elétrica será gerada. Isso ocorre quando o corante absorve a luz (os fótons) e seu estado passa para uma forma “excitada” e, assim, injeta um elétron em um dos eletrodos. Ou seja, o corante muda de estado para aparecer em uma forma “oxidada” e, em seguida, graças a uma reação de redução da oxidação com o eletrólito, ele se regenera ao recuperar um elétron do outro eletrodo.

Este circuito elétrico torna possível produzir energia e, no final, é o corante que é a sede da conversão dos fótons em elétrons. À medida que muda de cor, absorve mais fótons para produzir mais eletricidade.

Fontes: Techniques de L´ingénieur