Uma nova célula solar com eficiência recorde de 30.1% pode transformar o potencial comercial dos painéis solares, pergunta James McKenzie
Os painéis solares existem há décadas - na verdade, eles são agora uma visão comum em casas, mesmo nas nações muito nubladas e escuras do norte da Europa. Mais barato e fácil de instalar do que nunca, a questão é por que os painéis solares não são instalados em todas as casas? Principalmente, é baixo para custo. Os consumidores simplesmente querem um rápido retorno sobre o investimento.
Tendo trabalhado por muitos anos no setor de diodos emissores de luz (LED), lembro como era difícil convencer as pessoas a comprar algo – iluminação LED – que custava mais do que uma lâmpada de filamento antiquada. Por que gastar o dinheiro quando você não obteria nenhum retorno por 10 anos ou mais? As novas lâmpadas eram boas para eco-guerreiros de mentalidade ecológica, mas não para apostadores comuns.
Felizmente, a eficiência, o custo e a qualidade dos LEDs melhoraram e os consumidores começaram a perceber que a iluminação LED sobreviveria o suficiente para recuperar o gasto inicial. Depois que os tempos de retorno caíram para menos de cinco anos, as coisas realmente começaram a funcionar. Na verdade, a iluminação LED de hoje pode fornecer mais de 100 lúmens por watt (o dobro dos produtos de alta qualidade), o que significa que é a única opção prática – com retorno em meses.
Seletivo proibições O uso de fontes de luz ineficientes ajudou, é claro, mas os LEDs foram bem-sucedidos devido ao progresso técnico aliado às economias de escala. Então, a mesma coisa está prestes a acontecer com os painéis solares? No Reino Unido, o governo deu o pontapé inicial em 2010 com tarifas de alimentação (Encaixa). Qualquer pessoa que colocasse eletricidade gerada por painéis solares na rede recebia pagamentos de 41.3 p/kWh (pence por quilowatt-hora) – numa época em que a eletricidade era de cerca de 10 p/kWh. As tarifas levaram muitas pessoas a instalar painéis solares fotovoltaicos (PV), com instalações subindo de 140,000 em 2011 para 1.2 milhão até o final do ano passado.
Ganhos de eficiência
Em 2010, os painéis fotovoltaicos solares comerciais eram baseados em silício com eficiências de tipicamente 15%. Se você os comprou de um fabricante respeitável, alguns painéis podem durar dezenas de anos, tempo suficiente para obter um retorno do investimento. Mas como um relatório de 2020 da Agência Internacional de Energia Renovável Constatou-se que o custo da energia solar fotovoltaica globalmente caiu 82% entre 2010 e 2019, com eficiências de painel agora próximas de 22%.
Na verdade, todas as energias renováveis têm caído de preço, incluindo a energia eólica on-shore e off-shore, bem como a energia solar concentrada, com a energia solar caindo 13% somente em 2019, para pouco mais de 5 p/kWh. Apesar da reviravolta no setor solar do Reino Unido após o fim dos FiTs em 2017-2018, o Reino Unido provavelmente instalará mais de 1 GW de energia solar fotovoltaica até o final de 2022, de acordo com o físico Finlay Colville, chefe de pesquisa de mercado da Mídia Solar.
Além disso, as indicações sugerem que o Reino Unido poderia ter um total de 40 GW de energia solar fotovoltaica instalada até 2030 nos telhados de residências e escritórios e em painéis solares montados no solo. No início deste ano, como parte de sua Plano de Segurança Energética, o governo do Reino Unido também procurará aumentar os atuais 14 GW de capacidade solar do Reino Unido, o que estima que poderia crescer até cinco vezes até 2035.
O custo é fundamental. O recorde mundial de eficiência de células solares atualmente é de 47.1%, que foi alcançado em 2019 pela equipe dos EUA Laboratório Nacional de Energia Renovável, que construiu seis células solares concentradoras de junção de vários materiais sob a iluminação de 143 sóis. Nenhuma célula solar pode ser tão econômica quanto o bom e velho silício, mas um novo painel solar “tandem”, revelado na recente Conferência Mundial sobre Conversão de Energia Fotovoltaica em Milão, pode ser um divisor de águas, tendo uma eficiência de 30.1% sob a iluminação de apenas um sol.
A nova célula pode ser uma virada de jogo, com uma eficiência de 30.1% sob apenas uma iluminação do sol
Desenvolvido por uma equipe de várias universidades e institutos na Holanda, a célula combina uma célula de silício convencional com outra feita de perovskita, permitindo explorar uma fração maior do espectro solar. Isso porque a parte de silício funciona bem com luz visível e infravermelha, enquanto a perovskita funciona melhor com luz ultravioleta e visível. A perovskita também permite que mais de 93% da luz infravermelha próxima alcance a célula de silício.
Muitas equipes ao redor do mundo estão trabalhando em células tandem, incluindo a empresa britânica Oxford P.V.. Ao revestir uma célula de silício comum com um filme fino de perovskita, ela tem alcançou uma eficiência de 29.52% em 2020, com a empresa dizendo que seu material sintético de perovskita é acessível e sustentável. Com uma fábrica já construída, a Oxford PV pretende ser a primeira empresa a vender esses células solares de última geração. Os produtos iniciais, projetados para telhados residenciais, gerarão 20% a mais de energia com o mesmo número de células.
futuro ensolarado
A energia solar tem muito potencial, com 87% das nações do mundo capazes de se abastecer usando menos de 5% de suas terras. Como Elon Musk apontou, os EUA poderiam fazer o trabalho com apenas algumas centenas de quilômetros de painéis solares em um pequeno canto de Utah. Mas o Reino Unido não é um desses países sortudos: 12.5% de toda a nação teria que ser coberto com painéis solares para se abastecer. Isso é muito, dado que apenas 6% do país está construído.
A energia solar fotovoltaica será, portanto, parte da mistura, mas não a solução completa. Precisamos aumentar a eficiência das células solares, mantendo um controle sobre os custos de produção, inversores e custos de instalação para realmente incentivar a aceitação. A casa média de quatro pessoas no Reino Unido atualmente precisa de cerca de 16 painéis solares operando com eficiência de cerca de 20% para se alimentar. Dados os baixos níveis de luz solar no Reino Unido, a regra geral até recentemente era que levaria de 11 a 14 anos para os painéis solares se pagarem.
Mas, de acordo com algumas estimativas, o retorno dos painéis solares agora é de apenas quatro anos e outras melhorias podem reduzir ainda mais esse tempo. Com a disparada dos preços da energia e a crise do custo de vida, parece que finalmente chegou a hora da energia solar fotovoltaica.
