Olho de inseto inspira painéis solares eficientes e belos

Redação do Site Inovação Tecnológica 

A estrutura de suporte e separação dos olhos dos insetos deu maior durabilidade às células solares.[Imagem: Thomas Shahan/Creative Commons]

Painel solar composto

Colocar minúsculas células solares em uma estrutura similar às microlentes que formam o olho composto de um inseto pode ajudar a superar os obstáculos para o desenvolvimento das promissoras células fotovoltaicas de perovskita.

Uma estrutura biomimética inspirada nos olhos dos insetos mostrou-se capaz de proteger essas frágeis células solares, retardando sua deterioração quando expostas ao calor, à umidade ou ao estresse mecânico.

"As perovskitas são materiais promissores e de baixo custo que transformam a luz solar em eletricidade de forma tão eficiente quanto as células solares convencionais feitas de silício. O problema é que as perovskitas são extremamente instáveis e mecanicamente frágeis. Elas mal sobrevivem ao processo de fabricação, o que dizer então da durabilidade a longo prazo no meio ambiente," explicou o professor Reinhold Dauskardt, da Universidade de Stanford, nos EUA.

Essa fragilidade tem a ver com a estrutura cristalina das perovskitas, que tornam o material parecido com o sal de cozinha.

Células solares belas

Para enfrentar o desafio da durabilidade, a equipe voltou-se para os olhos compostos das moscas, que consistem em centenas de pequenos olhos segmentados.

"Eles têm uma linda forma de favo de mel, com uma redundância interna: se você perder um segmento, centenas de outros continuarão operando. Cada segmento é muito frágil, mas está protegido por uma parede de suporte em torno dele," explicou Dauskardt.

Estrutura das células solares individuais inseridas no andaime de polímero. [Imagem: Brian L. Watson - 10.1039/C7EE02185B]

A célula solar composta construída pela equipe é formada por centenas de microcélulas de perovskita dispostas em um andaime de forma hexagonal, no qual cada "favo" mede apenas 500 micrômetros de largura. O andaime é feito de uma resina epóxi de baixo custo amplamente utilizada na indústria microeletrônica.

Para ver se o dispositivo conseguiria suportar o calor e a umidade que os painéis solares convencionais experimentam sobre um telhado, a equipe expôs suas células compostas a temperaturas de 85 graus Celsius e umidade relativa de 85 por cento durante seis semanas. Apesar dessas condições extremas, que as teriam feito parar de funcionar totalmente, as células continuaram a gerar eletricidade a taxas de eficiência elevadas.

"Estamos muito entusiasmados com esses resultados," disse Dauskardt. "É um novo modo de pensar sobre o projeto de células solares. Essas células em andaimes também são realmente belas, então existem algumas possibilidades estéticas interessantes para aplicações do mundo real."

Bibliografia:

Scaffold-reinforced perovskite compound solar cells
Brian L. Watson, Nicholas Rolston, Adam D. Printz, Reinhold H. Dauskardt
Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/C7EE02185B