Brasil quer criar técnica para produzir silício grau solar

O IPT está trabalhando em uma nova maneira de obter silício grau solar, utilizado na confecção de células fotovoltaicas, responsáveis pela transformação de energia solar em energia elétrica. [Imagem: Ag.USP]
Pesquisa em desenvolvimento no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) aponta uma nova maneira de obter silício grau solar (SiGS), utilizado na confecção de células fotovoltaicas - responsáveis pela transformação de energia solar em energia elétrica.

Trata-se da rota metalúrgica, uma alternativa à produção tradicional desse tipo de silício que dará ao Brasil, país não produtor de SiGS, a chance de entrar nesse ramo do mercado.

Tipos de silício

Há quatro tipos de silício que diferem entre si em relação ao nível de impurezas. O grau metalúrgico é o menos puro, seguido do químico, do solar e, por fim, do grau eletrônico, com maior nível de pureza.

Atualmente, a maioria dos países produtores de SiGS utiliza, predominantemente, uma adaptação da rota química para obtê-lo.

As pesquisas do IPT visam traçar uma rota metalúrgica de produção, na qual o silício grau metalúrgico será purificado até alcançar os níveis ideais ao SiGS.

"Já temos um resultado bastante interessante. Conseguimos reduzir as impurezas metálicas do grau metalúrgico de 4.000 partes por milhão (ppm) para 60 ppm e já estamos chegando a 10 ppm", afirma o pesquisador João Batista Ferreira Neto, do Laboratório de Metalurgia e Materiais Cerâmicos.

Algumas impurezas, porém, como boro, carbono e fósforo, representam um desafio maior, pois necessitam de etapas de purificação mais complexas. "É o que estamos pesquisando mais a fundo neste momento", completa.

Purificação do silício

As etapas de purificação em estudo podem ser divididas em dois tipos de processos: hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos.

No primeiro, soluções ácidas ou básicas são utilizadas para fazer a remoção das impurezas e o silício é trabalhado em estado sólido, próximo à temperatura ambiente.

No segundo, são utilizados reagentes sólidos, líquidos ou gasosos - para os quais são transferidas as impurezas - e o silício é trabalhado em estado líquido a temperaturas acima de 1.400 graus.

Após alcançar o teor de pureza desejado, o projeto entrará em uma nova fase: a produção de lingotes de silício - peças de tamanho definido - e, a partir deles, lâminas, que serão caracterizadas quanto à sua capacidade de conversão energética. Tal caracterização é necessária, pois as lâminas são usadas diretamente para a confecção das células solares e, portanto, devem ter as propriedades adequadas a este fim.

Como o IPT não realiza esse tipo de trabalho, foi feita uma associação com a equipe responsável por células solares do Laboratório de Microeletrônica (LME) da Escola Politécnica da USP.

"Fazer apenas a purificação não basta. Precisamos medir as propriedades físicas e esse grupo do LME está nos apoiando e vai nos apoiar nessa caracterização," explica Ferreira Neto, que esclarece: "Nosso foco é purificação e obtenção de silício de alta pureza. Não temos a pretensão de produzir células solares."

Preços do silício

Uma empresa norueguesa desenvolveu um processo próprio e, desde 2009, produz SiGS por meio da rota metalúrgica. "Ela criou um processo, mas isso não quer dizer que só exista essa técnica. É uma tecnologia em desenvolvimento, não tem nada consolidado," aponta Ferreira Neto.

O Brasil não é produtor de SiGS, mas pode se inserir nesse mercado por meio da nova rota em decorrência da atual capacidade nacional de produção de silício grau metalúrgico, em torno de 200 mil toneladas ao ano. Além disso, o SiGS tem um valor agregado muito maior: ele é vendido a aproximadamente U$ 50,00 enquanto o metalúrgico é vendido a U$ 1,50.

Segundo Ferreira Neto, a maior parte do SiGS produzido no País seria exportada, pois o mercado brasileiro de energia solar é muito pequeno, ao passo que a demanda mundial é crescente: "O crescimento anual é superior a 30%. Em 2009 foi de 52%".

Os debates em torno da redução da emissão de gases intensificadores do efeito estufa e a busca de energias alternativas explicam a maior demanda por SiGS. "Não que a energia solar vá resolver o problema do mundo em alternativas energéticas, mas ela certamente tem uma parcela importante junto com a eólica e a biomassa", esclarece o pesquisador.
Juliana Cruz - Agência USP - 14/07/2010

Telhas/Painéis SOLARES

Por: Portal da Energia - Jul 2010.
O projecto ‘Solar Tiles’, da Universidade do Minho e da Nova de Lisboa, é apresentado como ‘inovador’ em termos de tecnologia e investigação a ‘nível mundial’, no aproveitamento da energia solar através de telhas fotovoltaicas. Em breve, poderá surgir no mercado a nova telha, produtora de energia e também esteticamente atractiva, que suscita interesse de privados.

Quem pensa nas telhas de uma qualquer casa assume que elas têm apenas o papel de proteger a casa do clima, mas um grupo de investigadores das universidades do Minho e da Nova de Lisboa está a desenvolver um projecto de construção de telhas com capacidade de produzir energia fotovoltaica. Um dia destes, todo o telhado de uma habitação será o seu principal ponto de fornecimento de energia, garantem os especialistas. Este projecto até já tem empresas interessadas e nesta altura está na fase de protótipo, como um segredo bem guardado.

A demanda energética a que temos assistido nos últimos anos tem levado à necessidade de exploração de novas fontes de energia, começa por recordar, ao DN, Vasco Teixeira, coordenador do Grupo de Revestimentos Funcionais (GRF) do Centro de Física da Universidade do Minho (CFUM). É aqui que “entra” o projecto Solar Tiles. “O mais importante e abundante recurso que nos é naturalmente oferecido é o Sol, apresentando-se como uma inesgotável, e amiga do ambiente, fonte de energia. A sua radiação pode ser convertida em energia eléctrica devido ao efeito fotovoltaico”, justifica.

Esta tecnologia, acrescenta o docente, tem sido alvo de grande interesse por ser geradora de “uma energia eléctrica amiga do ambiente e economicamente atractiva”. Tecnicamente, a produção dos equipamentos conversores baseia-se em estruturas multicamada de silício microcristalino, na forma de painéis fotovoltaicos, e “que se encontram actualmente disponíveis no mercado”.

Aqui surge o primeiro problema. Apesar da utilidade energética, coloca-se a “aparência inestética” destes equipamentos, e a maior preocupação centra-se na melhoria da sua actual forma comercial. “Para colmatar esta faceta menos harmoniosa tem vindo a criar-se um novo conceito, Building Integrated Photovoltaics, que consiste em aplicar os referidos equipamentos como elementos estruturantes dos edifícios, podendo substituir os materiais de construção convencionais.”

Ou seja, este conceito visa tornar os equipamentos geradores (painéis fotovoltaicos) em componentes de construção que “possam ser integrados de uma forma estética e harmoniosa na construção de edifícios com design contemporâneo, amigos do ambiente e energeticamente auto-sustentáveis”. Segundo Vasco Teixeira, a forma mais prática de o conseguir passa por produzir as células fotovoltaicas sobre os materiais actualmente utilizados na construção, nomeadamente os cerâmicos convencionais, usuais no revestimento das coberturas e fachadas.

Um conceito que na sua forma original até nem é nova, já que existem actualmente no mercado diversas variantes da “telha fotovoltaica”. “Contudo, estes conceitos baseiam–se em telhas planas que recorrem a tecnologia de silício cristalino e não de filme fino incorporado directamente na telha”, aponta o investigador, que sublinha que o fabrico dos revestimentos para as células solares “baseia-se em processos atomísticos em vácuo, amigos do ambiente”. Telhas “bonitas” e “energéticas”, eis o propósito final.

O projecto Solar Tiles é um dos vários em curso na Universidade do Minho, no domínio da energia. A investigação centra-se em torno dos painéis fotovoltaicos, “para tentar aumentar a sua eficiência na transformação de energia luminosa em eléctrica, utilizando materiais poliméricos”, explica a universidade. A investigação já dura há dois anos, mas o novo produto só será apresentado em 2011.