Ilustração artística do conceito de bateria solar.
[Imagem: Universidade de Córdoba]

Baterias solares

Uma equipe da Espanha e da Alemanha desenvolveu um novo projeto de bateria solar feita de um material abundante, não tóxico e facilmente sintetizável.

No processo entre a coleta de luz pela célula solar e o uso da eletricidade, o armazenamento desempenha um papel crucial porque a disponibilidade de energia solar tem uma intermitência inerente. O conceito de "bateria solar" nasceu para facilitar esse processo de armazenamento e fazer face a problemas como o impacto ambiental da extração, reciclagem ou escassez de alguns dos materiais necessários às baterias convencionais (como o lítio).

As baterias solares combinam as células solares, que captam a luz, com um sistema de armazenamento de energia, tudo em um único dispositivo, o que permite que a energia seja usada quando necessário.

A equipe da professora Bettina Lotsch, do Instituto Max Planck de Pesquisa de Estado Sólido, sintetizou agora um material que é capaz de fazer as duas coisas simultaneamente, absorvendo a luz e armazenando a energia para uso posterior. Ele é feito à base de nitreto de carbono, um material que pode ser esfoliado em camadas 2D, como o grafeno.

Isto levou a uma parceria com colegas espanhóis que já estavam com a mão na massa tentando criar uma bateria. "Então ocorreu-nos usá-lo para criar uma bateria solar," disse Alberto Jiménez-Solano, da Universidade de Córdoba.

A bateria solar é transparente, podendo captar luz dos dois lados.
[Imagem: Andreas Gouder et al. - 10.1002/aenm.202300245]

Estrutura da bateria solar

A equipe primeiro teve que encontrar uma maneira de depositar uma fina camada do nitreto de carbono para criar uma estrutura estável para iniciar a fabricação de um dispositivo fotovoltaico - o material original é obtido na forma de pó ou em suspensões aquosas de nanopartículas.

Vencida essa primeira etapa, eles partiram então para prototipar sua bateria solar. Combinando simulações ópticas e experimentos fotoeletroquímicos, a equipe conseguiu agora não apenas produzir um experimento de prova de conceito, como também compreender as características de alto desempenho do dispositivo na captação de luz solar e armazenamento de energia.

"A estrutura física do dispositivo consiste em um vidro de alta transparência, que possui um revestimento condutivo também transparente (para permitir o transporte de carga), e uma série de camadas de materiais semitransparentes (com diferentes funcionalidades), e outro vidro condutivo que fecha o circuito," descreveu Solano.

É essencialmente um sanduíche de várias camadas cujas espessuras foram estudadas para maximizar o nível de absorção e armazenamento de luz. Uma grande vantagem é que o sanduíche consegue absorver a luz em ambos os lados, já que é virtualmente transparente - embora a iluminação traseira tenha-se mostado mais eficiente.

Além de apresentar bom desempenho, o material básico usado na construção da bateria solar é inofensivo, abundante, ambientalmente sustentável (extraído da ureia) e fácil de sintetizar. O próximo passo consistirá em estudar o funcionamento da bateria solar em situações fora do laboratório, adaptando-a às diferentes possibilidades e necessidades de fabricação.