As células de silício cristalino são o tipo mais comum de célula solar e são constituídas por um único cristal ou silício policristalino. São eficientes e duráveis, mas podem ser caras de produzir.
As células solares orgânicas (OPVs), por outro lado, são feitas pela deposição de uma fina camada de material fotovoltaico sobre um substrato, como vidro ou material polimérico. Podem também ser fabricadas numa variedade de formatos e tamanhos, o que as torna mais versáteis. No entanto, as células solares orgânicas apresentam atualmente taxas de eficiência mais baixas e uma vida útil mais curta em comparação com as células inorgânicas tradicionais. Apesar destas limitações, a investigação e o desenvolvimento na área das células solares orgânicas estão em curso, existindo potencial para que estes materiais desempenhem um papel significativo no futuro da energia solar.
(...) só na última parte do século XX é que se verificou um progresso substancial no avanço da tecnologia OPV. Nas décadas de 1970 e 1980, os investigadores aprofundaram a utilização de polímeros como camadas ativas nas células solares. Estas primeiras tentativas resultaram em baixas eficiências, geralmente abaixo de 1%. No entanto, estabeleceram a base para a criação de células OPV mais sofisticadas nas décadas seguintes.
Durante a década de 1990, a descoberta de novos polímeros conjugados e materiais de pequenas moléculas resultou numa melhoria acentuada da eficiência das células OPV. Os cientistas conseguiram atingir eficiências de até 4% utilizando estes novos materiais. [27,28] Além disso, o desenvolvimento de novas técnicas de fabrico, como o processamento em solução, tornou possível a produção de células OPV a um custo mais baixo. No início do século XXI, a eficiência das células OPV continuou a avançar, atingindo cerca de 18%. [29] Isto deveu-se, em parte, ao desenvolvimento de novos materiais e arquiteturas de dispositivos, bem como aos avanços nas técnicas de fabrico.
Fonte: E.K. Solak, E. Irmak, Advances in organic photovoltaic cells: a comprehensive review of materials, technologies, and performance, RSC Advances, 13, 18, 4 2023
Muitas vantagens mas ainda longe de competir com as célulos inorgânicas
A energia fotovoltaica orgânica (OPVs) é uma tecnologia emergente de células solares, económica [1–3], leve [4,5] e flexível [4,6–8]. Além disso, devido à sua produção energeticamente eficiente, aos materiais não tóxicos e ao potencial para processamento com solventes verdes, as OPV têm atraído uma ampla atenção como uma tecnologia fotovoltaica amiga do ambiente [9–11].
No entanto, limitada pela estreita gama de absorção espectral dos semicondutores orgânicos (~300–400 nm), baixa mobilidade dos portadores (~10−4 cm² V−1 s−1), elevada energia de ligação do exciton (centenas de meV), curto comprimento de difusão do exciton (algumas dezenas de nanómetros) e perdas substanciais de energia (~0,6–1,0 eV), a eficiência de conversão de energia (PCE) das OPVs ainda não pode ser comparada à das células solares inorgânicas. Com o desenvolvimento de semicondutores orgânicos emergentes e o controlo eficaz da morfologia da camada de absorção de luz, o PCE dos OPVs está a avançar rapidamente. Por exemplo, os PCE registados para OPV ultrapassaram os 19% em 2021 [12–18], o que sublinha o potencial para a comercialização de OPVs [7,19,20].
(...) A preparação de OPVs envolve principalmente métodos de processamento em solução, incluindo técnicas de revestimento por spin coating e impressão. Comparativamente aos fotovoltaicos de silício, os OPV apresentam menor estabilidade. O encapsulamento é uma etapa crítica para aumentar a estabilidade, utilizando normalmente filmes de barreira e placas de cobertura de vidro para impedir a entrada de oxigénio e humidade, prolongando assim a vida útil. A preparação de módulos de grande área, alta eficiência e estabilidade é um desafio fundamental que precisa de ser enfrentado para a comercialização de OPVs. Apesar destes desafios, os OPV apresentam vantagens em relação a outras tecnologias fotovoltaicas, tornando-os promissores para uma vasta gama de aplicações.
Fonte: Zhu, L., Zhang, M., Zhou, Z. et al. Progress of organic photovoltaics towards 20% efficiency. Nat Rev Electr Eng 1, 581–596 (2024).
A empresa brasileira SUNEW
A Sunew é uma empresa brasileira líder mundial em tecnologia fotovoltaica orgânica (OPV), com as maiores instalações implantadas em todo o mundo. Após anos de desenvolvimento, a Sunew construiu um processo de produção inovador, contínuo e altamente escalável, além de um profundo relacionamento estratégico com uma cadeia de valor internacional.
(...) A Sunew é líder mundial em tecnologia Organic Photovoltaics (OPV), com as maiores instalações implantadas em todo o mundo. Após anos de pesquisa e desenvolvimento, a Sunew construiu um processo de produção industrial, contínuo e altamente escalável.
(...) Opera com uma equipe internacional e parceiros de projetos e instalações em mais de 16 países. Nossa sede está localizada em Belo Horizonte, no estado de Minas Gerais, Brasil. Atendemos grandes empresas em todo o mundo, com parceiros para produção e instalação em escala.