Células de Gratzel

Entre 23 e 27 de Agosto participei no programa "Vamos experimentar a Engenharia Química", da Universidade Júnior do Porto. Foi uma experiência bastante interessante: conheci novas pessoas, diverti-me e, para além disso,aprendi bastante.

Michael Gratzel

A equipa de monitores era constituída por dois estudantes de engenharia química do 4ºano, a Liliana e o Pedro, e uma engenheira de Minas, a Sofia. Com a ajuda deles fizemos várias experiências, tendo sido a parte de manhã mais centralizada para a engenharia química, medindo caudais e testando a condutividade dos solos, por exemplo. Depois do almoço, passávamos a tarde no laboratório de química. Fizemos várias experiências: medimos o ph de algumas substância do dia-a-dia, criámos um tipo de nylon, fizemos alcóol vinílico ( uma espécie de pega-monstro)... Tudo isto na FEUP.
No último dia levaram-nos a dois laboratórios de investigação. No primeiro apresentaram-nos a célula de combustível. No segundo apresentaram-nos as células fotoeletroquímicas sensiblizadas por corante, ou células de Gratzel. Estas células, inventadas por Michael Gratzel, são o novo método de transformação de energia solar em energia eléctrica que não utiliza os comuns cristais de silício mas sim outros materiais mais baratos ficando no geral mais barata mas, no entanto, não tão eficiente.

Painéis solares de silício

Célula de Gratzel

Neste modelo de célula solar utiliza-se um corante (pigmento), um material semi-condutor (dióxido de titânio) e um electrólito, dois pedaços de vidro especial, com um dos seus lados capaz de conduzir electricidade.

Funcionamento

Quando a célula é exposta a luz solar os fotões são absorvidos pelo corante, excitando electrões que passam para o dióxido de titânio e por sua vez para o vidro condutor , seguindo o circuito, onde serão utilizados como energia útil. Após estas fases esses electrões atravessam o electrólito pelo catalisador (camada de grafite) indo recombinar-se com o corante que fica assim preparado para receber um novo fotão e repetir-se o processo.

Prós e contras

 O grande problema dos painés solares de silício é que a sua rentabilidade está conformada a muitos factores. Este painés só trabalham praticamente entre as 3h e 5h da tarde, tendo o resto do dia um rendimento praticamente nulo, pois só absorvem raios solares que façam com estes um ângulo de 90º. Já os painés fotoeletroquimícos podem ser instalados em qualquer posição e, para além disso, podem ter qualquer cor, podendo ser usados na arquitectura como ornamento e, ao mesmo tempo, fonte de energia. No entanto, apesar de  ser uma forma limpa de energia, não possui preço acessível. Segundo a Revista Scientific American Brasil (n. 92), "instalar um conjunto de painéis solares grandes o suficiente para produzir toda a energia necessária para abastecer um edifício custa o equivalente a pagar antecipadamente sete a dez anos de sua conta de luz". Isso ocorre, principalmente, em função do alto custo necessário para a purificação do silício de modo que possa ser utilizado em células solares. As células solares de silício apresentam rendimento médio de 14% a 20%. Mostrando uma desvantagem das "células de Grätzel" em relação às convencionais: com corantes naturais, a eficiência gira em torno de 7% a 8% em laboratório; utilizando corantes artificiais à base de Rutênio, já chegou-se à eficiência de 11%...
O objetivo dos investigadores que me apresentaram esta tecnologia era, segundo eles, desenvolvê-la de modo que pudesse ser introduzida no mercado.

Bibliografia: http://www.esjcp.pt/areaprojecto/Site_GrupoD_EnergiasRenovaveis/design/pai_celgratzel.html

http://colgiodoburaconegro.blogspot.pt/2011/01/celulas-solares-fotoeletroquimicas.html