polímeros para energia solar fotovoltaica: usos, desafios e considerações

Polímeros para energia solar fotovoltaica: usos, desafios e considerações

A indústria da energia solar tem registado um crescimento significativo nos últimos anos, impulsionado pela crescente consciência da importância das energias renováveis.

Os painéis solares, como componente chave dos sistemas fotovoltaicos, são compostos por uma ampla variedade de materiais, incluindo polímeros. Mas o uso de polímeros neste contexto não é isento de desafios.

Neste artigo são apresentadas algumas das aplicações mais relevantes dos materiais poliméricos na construção de painéis solares fotovoltaicos. Além disso são explorados os principais desafios que enfrentam e como isso pode afetar o seu desempenho, eficiência e disponibilidade.

Os materiais poliméricos desempenham um papel vital na indústria de energia solar. Em primeiro lugar podem ser utilizados como revestimentos antirreflexo em células solares para reduzir a perda de energia devido ao reflexo da luz solar. Estes revestimentos permitem uma maior absorção de luz e, consequentemente, aumentam a eficiência das células na conversão de energia solar em eletricidade.

Além disso, os materiais poliméricos transparentes e duráveis podem ser usados como filmes protetores e encapsulantes em painéis solares. Esses filmes protegem as células solares de condições ambientais adversas, como humidade, radiação ultravioleta e impacto mecânico. Ao mesmo tempo melhoram a resistência à degradação e ao desgaste, o que prolonga a vida útil dos painéis solares.

Na fabricação de células solares flexíveis, os polímeros flexíveis e leves são utilizados como materiais de substrato. Estas células oferecem vantagens em termos de portabilidade, adaptabilidade a superfícies curvas e menores custos de produção.

Finalmente, alguns polímeros condutores, como a Polianilina (PANI) e o Politiofeno (PTf), são utilizados na fabricação de filmes condutores para células solares orgânicas. Estes filmes facilitam o transporte da corrente gerada pela luz solar, o que melhora a eficiência de conversão de energia neste tipo de células solares.

Relativamente aos desafios dos materiais poliméricos no setor da energia solar é importante ter em conta os seguintes aspetos que podem surgir:

Degradação devido à exposição à radiação ultravioleta: um dos principais desafios enfrentados pelos polímeros na indústria solar é a degradação causada pela exposição à radiação ultravioleta. Como os painéis solares ficam expostos à intensa radiação solar durante longos períodos, os polímeros utilizados podem sofrer degradação e perda de propriedades. Isto pode afetar a vida útil dos materiais poliméricos, diminuindo a sua eficiência. É essencial desenvolver polímeros com uma maior resistência à radiação ultravioleta e melhorar a sua estabilidade a longo prazo.

Estabilidade térmica e resistência às intempéries: outro desafio importante reside em garantir a estabilidade térmica e às intempéries dos polímeros utilizados nos painéis solares. As altas temperaturas às quais os painéis solares estão expostos podem causar degradação térmica em determinados polímeros, o que impacta negativamente o seu desempenho. Além disso, os materiais poliméricos devem ser capazes de resistir a condições climáticas extremas, como humidade, chuva, vento e mudanças bruscas de temperatura. A capacidade dos polímeros de manterem a sua integridade estrutural e propriedades sob estas condições é essencial para garantir um desempenho ideal e uma longa vida útil dos painéis solares.

Custos de produção e disponibilidade: a viabilidade económica e a acessibilidade dos polímeros também representam um desafio significativo na indústria solar. Alguns materiais poliméricos especializados podem ter custos de produção elevados devido à sua complexidade ou à necessidade de utilização de recursos limitados no seu fabrico. Isto pode dificultar a produção de painéis solares porque os custos mais elevados podem afetar a competitividade dos sistemas fotovoltaicos. Por isso é essencial pesquisar e desenvolver métodos de produção mais eficientes e sustentáveis que reduzam custos e
melhorem a disponibilidade dos polímeros utilizados na indústria solar.

Portanto, para superar estes desafios é imprescindível a pesquisa e o desenvolvimento de novos polímeros com propriedades melhoradas. É necessário um foco na criação de polímeros com uma maior resistência à radiação ultravioleta que retenham a sua integridade estrutural e propriedades com elevadas temperaturas e que sejam muito resistentes a condições climatéricas adversas. Além disso é fundamental trabalhar na otimização dos processos de produção de polímeros para reduzir custos e minimizar a dependência de recursos limitados. Isto pode ser alcançado através da implementação de tecnologias mais eficientes, da utilização de materiais renováveis e da adoção de práticas de produção mais sustentáveis.

No AIMPLAS, Instituto Tecnológico dos Plásticos, estão a ser realizados diversos projetos de I&D relacionados com este tema para contribuir para a melhoria do setor da energia solar fotovoltaica, entre os quais se destaca o projeto SOLARFLEX. O principal objetivo do projeto SOLARFLEX é a investigação e desenvolvimento de células solares fotovoltaicas constituídas por polímeros isentos de ITO sobre suportes flexíveis e de baixo impacto ambiental. O SOLAFLEX é um projeto financiado pela Conselleria
d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball da Generalitat Valenciana, através da ajuda da IVACE com o co-financiamento dos fundos FEDER da UE, e no âmbito do Programa Operacional FEDER do Comunidade Valenciana 2021-2027.

Blai López Rius
Investigador do Departamento de Construção e Energias Renováveis na AIMPLAS

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