Inovações óticas para módulos solares – quais são as mais promissoras?

Especialistas de 22 institutos de investigação compilaram uma panorâmica das tecnologias óticas na energia fotovoltaica e avaliaram o seu potencial de aplicação em grande escala.

Em 2023, os sistemas fotovoltaicos produziram mais de 5% da energia elétrica mundial e a capacidade instalada duplica a cada dois ou três anos. As tecnologias óticas podem aumentar ainda mais a eficiência dos módulos solares e abrir novas aplicações, como módulos solares coloridos para fachadas. Agora, 27 peritos fornecem uma panorâmica abrangente do estado da investigação e avaliam as inovações mais promissoras. O relatório, que também é de interesse para as partes interessadas no financiamento e na gestão científica, foi coordenado pelos cientistas do HZB, Christiane Becker e Klaus Jäger.

A energia fotovoltaica (PV) tornou-se uma das tecnologias mais rentáveis para a produção de eletricidade. Em novembro de 2024, os sistemas fotovoltaicos mundiais atingiram uma capacidade instalada de dois terawatts, e as taxas de crescimento e as reduções de custos continuam a ser enormes.

Experiência de 22 instituições de investigação

Christiane Becker, diretora do Departamento de Ótica de Energia Solar da HZB, afirma: “Num workshop recente, discutimos como a comunidade de ótica pode contribuir para o crescimento da energia fotovoltaica. Christiane Becker e o seu colega Klaus Jäger convidaram então peritos internacionais para compilar uma panorâmica abrangente das tecnologias fotovoltaicas e das inovações óticas. No total, 27 especialistas de renome de 22 instituições de investigação de 9 países contribuíram para a revisão.

Conceitos mais promissores

O artigo começa com uma panorâmica do estado atual da energia fotovoltaica à escala dos terawatts. A partir daí, os especialistas identificam questões e tópicos em que a comunidade ótica pode contribuir para permitir a implantação em grande escala. “Identificámos também uma série de conceitos óticos que estão atualmente apenas no limiar da viabilidade económica, mas que são os mais promissores para o avanço da tecnologia fotovoltaica”, afirma Christiane Becker. Estes incluem inovações óticas no domínio das células solares de junção múltipla, que têm as eficiências mais elevadas e, por conseguinte, um grande potencial para reduzir ainda mais o custo nivelado da eletricidade.

Aspetos ecológicos

São também discutidos processos de fabrico melhorados utilizando uma abordagem de conceção ecológica e minimizando o consumo de matérias-primas críticas. Outro capítulo é dedicado aos módulos solares coloridos como soluções fotovoltaicas integradas em edifícios. “Especialmente nas cidades, precisamos de utilizar as fachadas e outras superfícies também para a conversão da energia solar e, claro, é importante o aspeto dos módulos fotovoltaicos. Estes módulos solares inovadores permitem soluções estéticas sofisticadas”, afirma Becker.

Christiane Becker e Klaus Jäger estão convencidos de que esta análise exaustiva não só ajuda a comunidade científica, mas também os decisores em matéria de financiamento da investigação.