CÉLULA SOLAR FOTOVOLTAICA: AVANÇOS E ESTADO DA ARTE

O acelerado crescimento populacional mundial gera um aumento na demanda de energia e os já conhecidos problemas de poluição ambiental. Diante disso, as fontes renováveis de energia têm tido grande visibilidade e atraído interesse para seu desenvolvimento e implantação. Hoje, estas fontes são objetos de estudo e incentivos de governos para um rápido desenvolvimento, principalmente no que se refere a sua eficiência de conversão de potência. A energia solar fotovoltaica (FV) é atualmente uma das mais importantes fontes de energia renovável. Tal fato pode ser observado através do crescimento de instalações a nível global, impulsionado pelo seu potencial e disponibilidade energética. Em 2020, o mundo aumentou sua potência instalada em energias renováveis em 260 GW, dos quais 48,8% foram provenientes da energia solar. Assim, tornou-se uma área de pesquisa muito ativa, sendo que atualmente os principais esforços se concentram no desenvolvimento de novos materiais, redução de custos de fabricação e complexidade, uso de uma geometria mais eficiente para cada uma das diversas aplicações possíveis. A presente pesquisa buscou comparar e avaliar o estado de desenvolvimento, avanços, perspectivas, aplicações atuais e potenciais das principais tecnologias FV (consagradas e emergentes), usando como metodologia uma revisão sistemática de patentes, artigos científicos, dissertações de mestrado e teses de doutorado dos últimos dez anos. Os resultados mostram as células dos compostos III-V como as de maior eficiência, mas devido a seus elevados custos, estão limitadas principalmente no setor aeroespacial. As células de silício cristalino dominam o mercado atual com mais de 90%, sendo amplamente usadas em aplicações exteriores de grande escala e integradas a edifícios. As tecnologias FV orgânicas e de filmes finos estão crescendo no mercado, devido a características como flexibilidade, transparência e menor custo de produção. Em aplicações indoor, apresentam melhor desempenho as células orgânicas, de filmes finos e compostos III-V. Por fim, destacam-se os recentes avanços científicos e tecnológicos para o aumento da eficiência com o uso de perovskitas e pontos quânticos, bem como a busca por novos polímeros tipo n para substituir os derivados de fulereno em células orgânicas FV.