Em sua maioria ainda distante de serem comercializados em grande escala, módulos solares mais eficientes estão movimentando o setor de pesquisa fotovoltaica

Como amantes da energia solar, estamos sempre de olho no que pode surgir de novidade tecnológica no mercado fotovoltaico. E, sem dúvida, sempre aparecem novidades por aí. Algumas em estágio mais avançado de aplicação, outras distantes, mas também há as que já estão em fase de testes. Desta vez, vamos voltar nossa atenção para as novidades em relação aos painéis solares, pode ser?

Selecionamos 7 novidades que podem transformar a geração fotovoltaica nos próximos anos. 

1. Célula traseira do emissor passivo (PERC)

Como tecnologia de filme fino desenvolvida nos anos 1980, o PERC é uma tecnologia complementar que visa melhorar a eficiência das células solares de primeira geração.

Nesta tecnologia, existem duas camadas aplicadas na parte posterior da célula de silício cristalino. Eles aumentam o movimento dos elétrons na célula e também refletem a luz que passou pela célula pela primeira vez na superfície, para que converter-se em eletricidade utilizável.

O PERC proporciona um aumento de 1% na eficiência, o que é modesto, mas não deixa de ser um avanço. Há a expectativa, no entanto, de que novos desenvolvimentos irão corrigir o problema de eficiência reduzida com PERC.

2. Tecnologia de heterojunção (HJT)

Em sua busca para aumentar a eficiência e a produção de energia das células fotovoltaicas, a Panasonic desenvolveu tecnologias de heterojunção (HJT) na década de 1980. Assim que sua patente expirou, em 2010, muitas empresas de energia solar conduziram pesquisas de HJT para melhorar a eficiência do painel. Eles queriam integrar esse avanço em seus próprios produtos.

Muitos dos painéis de maior eficiência no mercado hoje, como a série Alpha do REC Group, usam essa tecnologia. Em HJT, portanto, uma camada amorfa de película fina de silício – sem estrutura de cristal regular – é adicionada em ambos os lados. Essas camadas extras de material fotovoltaico, aliás, podem capturar a energia solar que não absorvida no painel aterior. 

Os filmes finos são fáceis de produzir e menos caros do que as células solares de primeira geração. Por si só, não são muito eficientes, chegando a cerca de 12%. Mas quando eles são usados em HJT, a eficiência geral aumenta – frequentemente, até 21% ou mais. Isso é comparável aos melhores painéis solares do mercado hoje.

3. Tecnologia de meia-célula

A tecnologia de meia-célula se baseia no princípio de que mais células fotovoltaicas significam menos resistência ao fluxo de elétrons no circuito. Assim, por exemplo, um módulo típico de 60 células terá 120 meias células – cada uma dividida em duas – com apenas metade da resistência.

Isso equivale a menos resistência à corrente elétrica que se move em sua matriz e, portanto, um pouco mais de eficiência. A tecnologia de meia célula pode aumentar a eficiência geral do painel em até 3%.

4. Painéis solares bifaciais

Os painéis cristalinos convencionais expõem apenas um lado à luz solar. Os bifaciais, literalmente, trazem ambos os lados à luz. A pesquisa começou na década de 1960, mas não decolou até a década de 2010. A eficiência em bifaciais, com rastreamento solar, pode aumentar em até 40% em comparação com os painéis monofaciais. Mas, na maioria dos casos, uma melhoria de entre 6 e 9% é mais comum.

Nos bifaciais, aliás, a camada inferior tradicionalmente escura é substituída por um material transparente, geralmente vidro. A moldura de alumínio também fica de lado. Os sistemas solares bifaciais ficam no solo, para permitir espaço para os raios de luz já passados refletirem nos painéis fotovoltaicos traseiros.

5. Fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV)

O exemplo mais comum de BIPV são as telhas solares, disponíveis comercialmente pela primeira vez em 2005. São células solares que substituem as telhas de asfalto. Cada um pode produzir facilmente 60 watts. Algumas marcas, aliás, geram até 100 watts de energia elétrica por telha.

Atualmente, as telhas solares não são econômicas, a menos que você esteja pronto para substituir todo o seu telhado. Além de outros riscos de segurança, que também tornam essa tecnologia ainda um tanto inviável.

6. Célula fotovoltaica de concentração (CPV)

Usando coletores óticos como lentes e espelhos, o CPV concentra a luz do sol e a focaliza em uma pequena célula fotovoltaica. Normalmente, a célula solar se projeta para aplicações espaciais ou militares, construída para suportar altas temperaturas. Para obter a maior eficiência (até agora, cerca de 30% no campo, mas até 43% no laboratório), utiliza-se células solares de multijunção.

Para que este sistema funcione ao máximo no aproveitamento da maior quantidade de irradiância direta, um dispositivo de rastreamento solar de eixo duplo com resfriamento ativo é necessário para evitar danos térmicos aos materiais. Os raios de luz que entram devem permanecer perpendiculares à lente o tempo todo.

7. Células solares de multijunção

As células solares de junção múltipla, também chamadas de células empilhadas, têm maior eficiência do que as células de junção única. Até agora, no entanto, demonstra eficiência de aproximadamente 45% em condições de laboratório.

Eles parecem ser acréscimos brilhantes a uma revolução de energia limpa e estão encontrando algumas aplicações comerciais na tecnologia espacial. No entanto, eles ainda são muito caros e ainda não estão prontamente disponíveis para uso residencial.

As células fotovoltaicas de múltiplas junções funcionam com diferentes materiais semicondutores que absorvem a radiação solar em diferentes comprimentos de onda. No entanto, para fazê-los trabalhar juntos, simplesmente empilhar dois, três ou mais materiais não é suficiente. Freqüentemente, são estruturalmente diferentes para isso.