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Uma tecnologia de micro-ondas inventada na Macquarie University melhorará a fabricação de células solares e as tornará mais fáceis de reciclar.
Durante a fabricação de painéis solares, o silício passa por vários processos de alta temperatura conhecidos como recozimento. Atualmente as células são cozidas no forno.
Mas em um artigo publicado no US Journal Letras de Física Aplicada, uma equipe liderada pelo professor sênior Dr. Binesh Puthen Veettil, da Escola de Engenharia, mostrou que o aquecimento usando radiação de microondas é quase tão eficiente. Além disso, economiza tempo e energia consideráveis e tem outras vantagens.
Como a radiação de micro-ondas aquece seletivamente o silício, ela leva a efeitos quase instantâneos com grande economia de energia. Isso ocorre em parte porque o restante do painel laminado de vidro, plástico e alumínio permanece praticamente inalterado. E essa propriedade que levou a um inesperado benefício de reciclagem para o qual o grupo tem uma patente pendente.
Benefícios da reciclagem
Sob tratamento de micro-ondas, o revestimento de plástico (acetato de vinil etileno) que protege a placa de silicone contra umidade e contaminação amolece a ponto de poder ser removido mecanicamente. Isso significa que a placa pode ser facilmente delaminada e seus componentes reutilizados sem o uso de produtos químicos agressivos.
“Até agora fazia sentido economicamente apenas despejar os painéis no aterro”, diz o Dr. Veettil. “Nos raros casos em que são reciclados, você esmaga os painéis, aquece-os a cerca de 1.400°C e os lava com produtos químicos para remover o plástico – um processo que demanda muita energia. Mas agora, como os painéis solares que começaram a instalados em grande número há cerca de 20 a 30 anos, estão chegando ao fim de sua vida útil e sendo desativados, os governos estão exigindo que sejam reciclados.”
recozimento seletivo
O recozimento por microondas tem várias outras vantagens. A capacidade de focalizar a radiação de micro-ondas significa que o aquecimento induzido pode ser seletivo e altamente ajustado. Alguns dos painéis mais novos, por exemplo, empregam o que é conhecido como tecnologia de heterojunção, onde o silício cristalino e amorfo são intercalados. Nessas células, um recozimento mais rápido e mais bem direcionado é altamente vantajoso.
O foco preciso também significa que o recozimento pode ser direcionado para partes específicas do painel solar, tornando-o ideal para o recozimento de painéis solares com estruturas internas mais intrincadas fabricadas para fins especiais.
E, ao contrário de um forno onde todos os tipos de substâncias químicas são expelidas das paredes, o recozimento por micro-ondas ocorre em um ambiente limpo. “Portanto, há menos contaminação”, diz o Dr. Veettil. “E todo o processo pode ser realizado em temperatura ambiente.”
Novos materiais
Existem vários outros projetos envolvendo células solares e energia sustentável em andamento no Macquarie. Um dos co-autores do artigo sobre recozimento, o professor associado Shujuan Huang, lidera um grupo que analisa o recozimento por micro-ondas em células solares de perovskita. As perovskitas são um grupo de minerais cristalinos com propriedades semicondutoras que podem, no futuro, ser usadas para células solares por serem flexíveis, leves e baratas de produzir.
Nesse caso, a radiação de micro-ondas produziu células solares mais eficientes em comparação com os métodos convencionais de recozimento, mas o motivo não é claro. O trabalho atual está sendo realizado em parte para responder a essa pergunta.
A pesquisa do Dr. Veettil em colaboração com a escola de energia fotovoltaica da UNSW foi iniciada com financiamento do Centro Australiano de Fotovoltaica Avançada e foi apoiada pelo governo australiano por meio da Agência Australiana de Energia Renovável.
O Dr. Binesh Puthen Veettil é engenheiro eletrônico da Escola de Engenharia da Universidade Macquarie e tem um interesse particular em energia renovável.
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