Tecnologia de painéis solares inspirada na natureza

Uma estratégia inovadora foi introduzida por uma equipa de investigação da Escola de Engenharia (SENG) da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) para a estabilidade operacional a longo prazo das células solares de perovskita.

As estratégias, lideradas pelo Professor Zhou Yuanyuan, visam melhorar a eficiência e a vida útil dos painéis solares, aumentando a sua resistência e adaptabilidade a alterações ambientais como o calor, a humidade e a luz ultravioleta.

O seu artigo, " Bio-inspired multi-scale design for perovskita solar cells ", publicado na Nature Reviews Clean Technology, sugere que as estruturas hierárquicas encontradas na natureza, como as de folhas, traças ou escaravelhos, podem incentivar o desenvolvimento de tecnologias de painéis solares de baixo custo que priorizem a sustentabilidade.

O desafio

Embora o processo de fabrico de células solares de perovskita ofereça uma potencial vantagem na redução dos custos da energia solar, o desafio para os cientistas foi abordar algumas questões que afetam diretamente o seu funcionamento e vida útil.

A investigação tem-se concentrado principalmente na neutralização dos processos de degradação em diferentes escalas, devido à suscetibilidade às alterações ambientais que afetam significativamente a estabilidade e o desempenho das células solares durante a utilização prolongada.

Com o seu grupo de investigação e colaboradores de instituições de topo nos EUA e na Suíça, o Professor Zhou Yuanyuan propôs a aplicação do conhecimento dos sistemas biológicos para inspirar o desenvolvimento de tecnologias eficientes, de baixo custo, resilientes e adaptáveis.

Uma estratégia multiescalar

Segundo o professor Zhou, a natureza oferece uma riqueza de soluções que inspiram o desenvolvimento de tecnologia solar capaz de prosperar ao longo do tempo em condições reais, pelo que a investigação foi conduzida em diversas escalas: molecular, microscópica e ao nível do dispositivo.

Nature Reviews Clean Technology (2025).

A abordagem molecular foi utilizada para controlar a cristalização e mitigar a degradação das células solares, enquanto que, a nível microscópico, foram implementadas estratégias para aumentar a sua resiliência e capacidade de auto-reparação.

Por fim, poderiam ser aplicadas estruturas biológicas inspiradas nos olhos das traças, na transpiração das folhas e nas cutículas dos escaravelhos para melhorar o seu desempenho em condições ambientais adversas.

Inspiração para o futuro

A investigação procura estabelecer um precedente para o desenvolvimento de tecnologias que ofereçam soluções para desafios complexos, com foco também na sustentabilidade em larga escala e na relação custo-benefício.

"Não se trata apenas de novos materiais; representa uma abordagem inovadora à tecnologia solar, inspirada na própria natureza. Ao integrar estruturas bio-inspiradas, funções e sustentabilidade, estamos entusiasmados com o novo capítulo que se inicia na energia solar", afirmou o Dr. Duan Tianwei, primeiro autor e Professor Assistente de Investigação no Departamento de Engenharia Química e Biológica da HKUST.

Mais um passo em direção a um mundo mais verde e sustentável.

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Tianwei Duan, Peijun Guo, Sascha Feldmann, Carolin M. Sutter-Fella e Yuanyuan Zhou (2025) “Design multiescala bioinspirado para células solares de perovskita”. Nature Reviews Clean Technology.