A equipa de cientistas desenvolveu um revestimento transparente totalmente novo que pode ser aplicado em qualquer janela convencional para a transformar num painel solar eficaz - mantendo, ainda assim, a janela maioritariamente translúcida.
O avanço foi alcançado por investigadores da Universidade de Nanjing, na China, que já construíram um pequeno protótipo funcional. Se a tecnologia for ampliada e aplicada ao enorme parque de janelas existente no mundo, o potencial de produção poderá atingir a escala dos terawatts de energia renovável.
Revestimento para janelas como painel solar: o CUSC (concentrador solar do tipo difractivo incolor e unidireccional)
O revestimento é designado tecnicamente por “concentrador solar do tipo difractivo incolor e unidireccional” (CUSC). Em vez de bloquear a luz, o CUSC desvia uma parte dos fotões para as extremidades do vidro, onde células fotovoltaicas montadas nas laterais os convertem em electricidade, enquanto a restante luz continua a atravessar a janela.
Segundo o engenheiro óptico Wei Hu, o conceito representa um progresso importante: permite integrar tecnologia solar no ambiente construído sem comprometer o aspecto visual. Na prática, trata-se de uma abordagem com potencial de escala para reduzir carbono e aumentar a autonomia energética.
Transparência, fidelidade de cor e desempenho
De acordo com os investigadores, este revestimento supera alternativas existentes ao nível da transparência, da capacidade de fabrico em escala e da eficiência. Os valores reportados incluem:
| Métrica | Resultado reportado |
|---|---|
| Transmissão de luz visível | 64,2% |
| Fidelidade de cor | 91,3% |
| Eficiência em teste com laser verde (potencial máximo) | 38,1% |
| Eficiência em condições realistas (espectro completo) | 18,1% |
| Conversão total actual (energia solar incidente para electricidade utilizável) | 3,7% |
Como funciona: cristais líquidos colestéricos e polarização da luz
O material baseia-se em cristais líquidos colestéricos (CLCs), cujas propriedades permitem interacções específicas com a luz durante a passagem pelo revestimento. Ao empilhar várias camadas de CLCs, a estrutura consegue abranger todo o espectro luminoso relevante.
Um detalhe essencial é que apenas uma polarização da luz - ou seja, uma das formas possíveis de oscilação da onda luminosa - é capturada e desviada para produção de energia. Esta selecção é o que permite que a janela continue a cumprir a sua função principal: deixar entrar luz e manter a transparência.
Como explica o engenheiro óptico Dewei Zhang, ao optimizar a estrutura dos filmes de cristais líquidos colestéricos, o sistema difracta de forma selectiva luz circularmente polarizada, encaminhando-a para o guia de onda do vidro em ângulos acentuados, de modo a ser conduzida até às bordas.
Resultados experimentais e protótipo
Nos ensaios com luz laser verde - a cor à qual a visão humana é mais sensível - foi possível capturar e converter 38,1% da energia disponível, o que sugere um tecto de desempenho elevado para a tecnologia. Já em testes que simulam melhor o mundo real, usando o espectro completo da luz, a eficiência global medida foi de 18,1%.
A equipa também produziu um protótipo de 1 polegada (2,54 cm) com o revestimento, capaz de recolher energia suficiente para alimentar uma pequena ventoinha. Em teoria, ao aplicar o conceito a uma janela de dimensões reais, poderia obter-se uma quantidade significativa de electricidade.
Viabilidade comercial e próximos passos
Como o revestimento pode ser aplicado em janelas comuns sem exigir alterações profundas, os investigadores consideram plausível avançar para uma solução comercial. Ainda assim, admitem que falta trabalho substancial até chegar a um produto maduro.
Entre as melhorias necessárias, apontam-se a estabilidade do revestimento, a optimização do fabrico e o aumento da eficiência de conversão - isto é, a fracção da energia solar que entra no sistema e acaba efectivamente convertida em electricidade utilizável. Actualmente, esse valor total está nos 3,7%, considerado ainda baixo.
Os autores sublinham no artigo científico que, para escalar a produção, será preciso ponderar várias melhorias em materiais e procedimentos.
Implicações para edifícios e operação no dia a dia
Se esta abordagem se confirmar em formatos maiores, poderá encaixar-se bem em estratégias de fotovoltaico integrado em edifícios, sobretudo em fachadas envidraçadas e zonas com grande área de vidro. Ao deslocar as células fotovoltaicas para as extremidades, abre-se a possibilidade de manter superfícies transparentes e, ao mesmo tempo, recolher energia em pontos discretos.
Também será relevante avaliar questões práticas como durabilidade face a radiação UV, limpeza e riscos, além de processos de manutenção e substituição compatíveis com caixilharias e vidros existentes. Outro tema a considerar é o fim de vida: a separação de camadas e a reciclagem de materiais podem influenciar tanto o custo como o impacto ambiental.
A investigação foi publicada na revista científica PhotoniX.
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