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