DESENVOLVIMENTOS E PESQUISAS NA TERCEIRA GERAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS. Louise Cristine de Oliveira Sobrinho

Transcrição

1 DESENVOLVIMENTOS E PESQUISAS NA TERCEIRA GERAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Louise Cristine de Oliveira Sobrinho Projeto de Graduação apresentado ao curso de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção de grau de Engenheiro Eletricista. Orientador: Jorge Luiz do Nascimento, Dr.Eng. Rio de Janeiro Julho de 2016

2 DESENVOLVIMENTOS E PESQUISAS NA TERCEIRA GERAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Louise Cristine de Oliveira Sobrinho PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA. Aprovado por: Prof. Jorge Luiz do Nascimento, Dr.Eng. (Orientador) Prof. José Carlos de Oliveira, D.Sc. Prof. Júlio César de Carvalho Ferreira, M.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL Julho de 2016 ii

3 Sobrinho, Louise Cristine de Oliveira Desenvolvimentos e Pesquisas na Terceira Geração de Células Fotovoltaicas Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, VIII, 67 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Jorge Luiz do Nascimento. Projeto de Graduação UFRJ/Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Elétrica, Referências Bibliográficas: p Células solares 2. Novos materiais 3. Terceira geração I. Nascimento, Jorge Luiz do. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Elétrica. III. Título. iii

4 Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Eletricista. DESENVOLVIMENTOS E PESQUISAS NA TERCEIRA GERAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Louise Cristine de Oliveira Sobrinho Julho/2016 Orientador: Jorge Luiz do Nascimento, Dr.Eng. Curso: Engenharia Elétrica A vida moderna nos seus vários segmentos, tais como, atividades desenvolvimentistas voltadas aos setores administrativos, técnicos, tecnológicos e sociais, necessita para a sua normalidade contínua e progressiva, a dependência direta da energia elétrica, segura e confiável, qualitativa e quantitativamente. Este trabalho tem como objetivo a divulgação das tecnologias existentes para células solares fotovoltaicas, tanto para as que já possuem ampla comercialização, primeira e segunda geração, como para as que ainda estão em caráter de pesquisa e desenvolvimento, terceira geração. Palavras chave: células fotovoltaicas, terceira geração, novos materiais iv

5 Dedico este trabalho aos meus avós e à minha mãe que sempre me apoiaram e incentivaram a seguir em frente nos momentos mais difíceis. v

6 AGRADECIMENTOS SEMPRE EM PRIMEIRO LUGAR, AGRADEÇO À MINHA MÃE CLÁUDIA, POR TODO O APOIO E CARINHO. AOS MEUS AVÓS, MENDES E ANILDA, PELA AJUDA E CONSELHOS. À MINHA TIA FLÁVIA, SEMPRE PROTETORA, E À MINHA PRIMA MARIANA QUE É A ALEGRIA DA FAMÍLIA. vi

7 SUMÁRIO SUMÁRIO DE FIGURAS... ix SUMÁRIO DE TABELAS... xi LISTA DE ABREVIAÇÕES...xii 1 Introdução Descrição do Problema Situação da energia fotovoltaica no Brasil Objetivos Estrutura do documento Parte Teórica Materiais isolantes, condutores e semicondutores Distribuição espectral da radiação solar Estrutura de bandas O limite de Shockley-Queisser Características elétricas das células solares Células solares de primeira e segunda geração Células solares Princípio de funcionamento Células solares de primeira geração Células solares de segunda geração Silício amorfo Disseleneto de cobre e índio (CIS) Telureto de cádmio (CdTe) Nova geração de células fotovoltaicas Células orgânicas Estrutura vii

8 4.1.2 Desenvolvimento e pesquisa Células sensibilizadas a corantes Estrutura Desenvolvimento e pesquisa Células solares de pontos quânticos Estrutura e princípio de funcionamento Desenvolvimento e pesquisa Principais resultados obtidos Das características de funcionamento Representatividade na geração Aplicações Perspectiva de custo Perspectiva de obsoletismo Conclusão Referências Bibliográficas viii

9 SUMÁRIO DE FIGURAS Figura 1 - Irradiação anual média no Brasil... 2 Figura 2 - Irradiação anual média na Europa... 3 Figura 3 - Índice de geração de empregos para diversas tecnologias... 3 Figura 4 - Mapa do emprego e da aceleração... 4 Figura 5 - O espectro solar... 7 Figura 6 - Comprimentos de onda... 7 Figura 7 - Estrutura eletrônica de um material semicondutor... 8 Figura 8 - Eficiências das tecnologias fotovoltaicas e o limite teórico SQ... 9 Figura 9 - Característica da curva I-V de uma célula fotovoltaica Figura 10 - Declínio do preço das células solares fotovoltaicas nas últimas 4 décadas. 14 Figura 11 - Esquemático de funcionamento das células fotovoltaicas Figura 12 - Célula de silício monocristalino e policristalino Figura 13 - Estrutura das células solares de primeira geração Figura 14 - Célula solar de a-si Figura 15 - Área de instalação de painéis de a-si Figura 16 - Área de instalação de painéis de Figura 17 - Aplicação da tecnologia CIS no telhado de uma igreja Figura 18 - Estrutura mais simples das células de CIS Figura 19 - Estrutura mais elaborada das células de CIS Figura 20 - Emissões de metais pesados devido ao uso de eletricidade Figura 21 - Emissões atmosféricas de Cd para sistemas fotovoltaicos Figura 22 - Topaz Solar Farm, com capacidade instalada de 550 MW Figura 23 - Estrutura típica das células de telureto de cádmio Figura 24 - Eficiências das gerações Figura 25 - Célula orgânica fotovoltaica Figura 26 - Estrutura típica de uma célula fotovoltaica orgânica impressa Figura 27 - Célula solar sensibilizada a corante Figura 28- Estrutura de uma célula solar sensibilizada a corante Figura 29 - Princípio de funcionamento das DSSC ix

10 Figura 30 - Esquemático de uma QDSSC Figura 31 Processo de transferência de elétrons nas QDSSCs Figura 32 - Avanço no nível de eficiência das células solares sensibilizadas a corante 54 Figura 33 - Geração de energia por tecnologia Figura 34 - Redução do preço dos sistemas fotovoltaicos Figura 35 - Relação entre a espessura da lâmina da célula solar e a quantidade de silício utilizada x

11 SUMÁRIO DE TABELAS Tabela 1 - Eficiências alcanças pelas empresas no ramo fotovoltaico Tabela 2 - Eficiências alcançadas com diferentes substratos Tabela 3 - Parâmetros de desempenho de células orgânicas fotovoltaicas de grafeno dopadas com AuCl 3 como material do eletrodo Tabela 4 - Derivados de fulereno e os melhores alcances na eficiência Tabela 5 - Parâmetros fotovoltaicos de dispositivos utilizando grafeno como aceptor. 36 Tabela 6 - Parâmetros fotovoltaicos de dispositivos utilizando óxido de grafeno Tabela 7 - Complexo de rutênio mais comuns e suas respectivas eficiências Tabela 8 - Novos corantes sintetizados e suas respectivas eficiências Tabela 9 - Corantes baseados em porfirina e suas eficiências Tabela 10 - Melhores índices de eficiência obtidos através de alterações na molécula de porfirina Tabela 11 - Corantes naturais e parâmetro elétricos correspondentes Tabela 12 - Ideias propostas para melhora no desempenho do CE e resultados obtidos Tabela 13 - Estudos de novos eletrólitos e os respectivos resultados obtidos Tabela 14 - QDSSCs com diferentes tamanhos de PQs Tabela 15 Desenvolvimento das tecnologias fotovoltaicas típicas e orgânicas xi

12 LISTA DE ABREVIAÇÕES a-si:h Silício amorfo hidrogenado TCO filme transparente condutor CIS Disseleneto de cobre e índio CIGS Disseleneto de cobre índio e gálio CdS Sulfeto de cádmio ITO Óxido de índio e estanho CNT Nanotubo de carbono OPV Células orgânicas fotovoltaicas TiO 2 Dióxido de titânio DSSC Células solares sensibilizadas a corante GNP Nanopartículas de grafeno MWCNT Multi-wall carbono nanotubes CE Contra-eletrodo Pt Platina PQ Ponto quântico xii

13 QDSSC Células solares a pontos quânticos CdSe Seleneto de cádmio xiii

14 1 Introdução 1.1 Descrição do Problema Das energias renováveis disponíveis, o Sol apresenta-se como a fonte de energia mais abundante. Segundo o Plano Energético da EPE, Empresa de Pesquisa Energética, essa fonte de energia seria o suficiente para atender vezes o consumo de energia do mundo. Suas aplicações são muito promissoras, podendo ser empregadas tanto em sistemas térmicos como fotovoltaicos. Os sistemas fotovoltaicos possuem elevados níveis de rendimento por hectare e uma boa eficiência termodinâmica, motivos pelos quais a energia solar fotovoltaica ocupa um lugar promissor como alternativa para os métodos de obtenção de energia elétrica atuais. Os sistemas fotovoltaicos também possuem a vantagem de serem modulares, silenciosos e de baixo custo operacional e de manutenção [1]. Apesar de todos os seus aspectos positivos, sistemas fotovoltaicos ainda possuem um custo elevado em comparação aos combustíveis fósseis, o que não os tornam atraente. Além do que o título de fonte de energia limpa não leva em consideração o seu processo de fabricação, cujo processo ainda gera uma grande quantidade de poluentes tóxicos, como o cádmio e o arsênio [2]. À vista disso, inúmeros estudos com o objetivo de reduzir custo na produção de células solares têm sido realizados, concentrando-se principalmente na eficiência das células solares individuais e na redução do custo de fabricação, ao mesmo tempo visando à utilização de materiais mais abundantes e de menor toxicidade. Com essas propostas, nasce uma nova geração de células solares que engloba tecnologias orgânicas, de pontos quânticos, células do tipo multijunção, células de portadores quentes, células solares sensibilizadas por corantes e tecnologias do tipo upconversion. 1

15 1.2 Situação da energia fotovoltaica no Brasil No Brasil, a matriz energética é predominantemente hidráulica, que é considerada uma fonte de energia limpa e renovável. Entretanto, grandes impactos ambientais são observados na sua construção, uma vez que necessitam de grandes áreas para o alagamento. Como solução para esses problemas, investimentos na área de energias renováveis têm sido impulsionados. A utilização da energia solar é, depois da eólica, a área a receber mais investimentos, visto que o potencial brasileiro para o aproveitamento desse tipo de energia é bem extenso. Como caráter demonstrativo desse potencial, na Figura 1 e na Figura 2 são apresentados os mapas de irradiação solar em média anual do Brasil e da Europa, nota-se que o potencial do Brasil é maior, apesar da maior representatividade dessa fonte de energia na Europa. Figura 1 - Irradiação anual média no Brasil Fonte: SolarGIS 2

16 Figura 2 - Irradiação anual média na Europa Fonte: European Comunities, 2006 A utilização da energia solar traz benefícios de caráter social, pois viabiliza o desenvolvimento de áreas remotas, gera empregos, além de regular oferta durante o período de baixas na hidráulica e diminuindo a dependência do mercado de petróleo [3]. Na Figura 3 pode ser visto o índice de geração de empregos por MW para cada tipo de tecnologia. Figura 3 - Índice de geração de empregos para diversas tecnologias [4] Fonte: Abinee 3

17 É importante ressaltar que regiões com maiores potencial de geração solar são coincidentemente regiões com elevada carência de empregos, conforme mostrado na Figura 4. Através da capacitação dessa mão de obra, além de todas as vantagens proporcionadas pela energia fotovoltaica, a criação de empregos diretos e indiretos provocaria uma aceleração da renda nas regiões [4]. Figura 4 - Mapa do emprego e da aceleração [4] Fonte: Abinee Em agosto de 2011, a ANEEL tornou pública a chamada Nº.013/2011, onde projetos de pesquisa e desenvolvimento voltados para a geração fotovoltaica, foram incluídos na lista de temas estratégicos. Os objetivos principais eram facilitar a inserção da geração fotovoltaica; viabilizar economicamente a produção, instalação e o monitoramento; além de estimular a redução de custos, entre outros [5]. Apesar desse notável interesse pelo desenvolvimento da energia fotovoltaica no país, a Abinee, Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica, considera que o ritmo da demanda nacional permanecerá lento por vários motivos, dentre eles: o elevado custo de geração, receio das distribuidoras de perder o mercado, falta de políticas específicas de financiamentos e de comercialização e pouco conhecimento por parte dos consumidores sobre os benefícios da geração fotovoltaica. 4

18 1.3 Objetivos Este estudo tem como objetivo uma revisão bibliográfica do estado da arte das primeiras gerações de células solares fotovoltaicas, além de reunir as pesquisas mais recentes voltadas para a terceira geração na área de materiais, catalogando os resultados obtidos quanto aos parâmetros elétricos desses dispositivos e relatando detalhadamente como se deram esses avanços. 1.4 Estrutura do documento No Capítulo 1 faz-se uma breve introdução sobre o tema abordado, incluindo uma abordagem sobre o cenário do Brasil nas pesquisas fotovoltaicas. No Capítulo 2 são apresentados os aspectos teóricos, com o objetivo de esclarecer aspectos básicos dos termos que serão retratados no presente trabalho. No Capítulo 3 é feita uma revisão bibliográfica das principais tecnologias de células fotovoltaicas já em ampla aplicação no mercado. No Capítulo 4 é apresentada a terceira geração das células fotovoltaicas, através das três principais células representativas, mostrando suas características gerais e as principais pesquisas direcionadas a elas, que se deram principalmente na área de materiais. No Capítulo 5 é feita uma análise dos resultados das novas tecnologias, abordando as principais características de funcionamento vistas ao longo do trabalho, além de tópicos sobre perspectiva de custo, perspectiva de obsoletismo e aplicações. No Capítulo 6 é feita a conclusão e as recomendações de trabalhos futuros. 5

19 2 Parte Teórica 2.1 Materiais isolantes, condutores e semicondutores Ao ser aplicada uma diferença de potencial elétrico entre dois corpos metálicos, e quando há entre eles um meio de comunicação através de um terceiro corpo, também metálico, ocorre um deslocamento de cargas elétricas entre esses dois corpos através do terceiro. Determina-se como material condutor aquele corpo que permitiu a circulação da corrente. Todos os metais são condutores. Os materiais isolantes, por sua vez, atuam de forma contrária impedindo a passagem de corrente elétrica. Como exemplo de isolantes, podem ser citados: o quartzo, mica, resina, óleos, ar, entre outros. A terceira classe de materiais é determinada semicondutores, e possuem como característica a variação de sua condutibilidade elétrica de acordo com a influência de causas diversas, como a temperatura e a luminosidade. Podem ser citados o germânio, silício, carbono, selênio e o telúrio como exemplos de semicondutores. 2.2 Distribuição espectral da radiação solar A radiação solar é recebida na superfície da Terra em sua grande parte (43%) na região visível da radiação eletromagnética, possuindo parcelas ultravioleta e infravermelha, como pode ser visto na Figura 5. 6

20 Figura 5 - O espectro solar [6] Fonte: ArtProtect Para que um elétron de um material semicondutor possa sair da sua camada de valência, é necessária uma determinada absorção de energia, levando-o a atingir um nível mais alto de energia de condução. Essa quantidade de energia é chamada de energia de banda de zona proibida (band gap). Dessa forma, fótons com menos energia que o band gap passarão direto pela célula solar, como por exemplo, as ondas de rádio que não possuem energia suficiente e logo não desempenharam papel na conversão fóton-elétron. Na Figura 6 os tons de mostarda indicam fótons que podem ser absorvidos e, portanto geram eletricidade em células solares. Os comprimentos de onda em vermelho não possuem energia suficiente para geração de energia e as amarelas possuem muita energia. Figura 6 - Comprimentos de onda [7] 7

21 2.3 Estrutura de bandas Assim como todo material sólido, materiais semicondutores possuem uma banda de estrutura eletrônica determinada pelas propriedades cristalinas do material. Na Figura 7 pode ser vista essa estrutura para um material semicondutor. Figura 7 - Estrutura eletrônica de um material semicondutor A energia de banda de zona proibida, ou do inglês band gap, encontra-se entre duas bandas permitidas chamadas de banda de valência e banda de condução. A banda de valência, situada imediatamente antes do band gap, está geralmente ocupada por inteiro, o que impede a locomoção dos elétrons que não podem fluir como corrente elétrica. A banda de condução, por sua vez, na maioria das situações está vazia. Entretanto, se um elétron da banda de valência adquirir energia suficiente para alcançar a banda de condução, esse pode fluir livremente. Além disso, esse elétron deixa para trás o que é definido como buraco, que por sua vez também pode fluir como corrente da mesma forma que uma partícula carregada. A geração de carga descreve o processo no qual os elétrons ganham energia e movimentam-se da banda de valência à banda de condução, produzindo duas cargas móveis (elétrons e buracos). O processo de recombinação é aquele em que a banda de condução perde energia, reocupando o estado de energia do buraco na banda de valência. 8

22 2.4 O limite de Shockley-Queisser A máxima eficiência de conversão luz-eletricidade de uma célula solar monojunção para determinado espectro de iluminação é conhecido como o limite de eficiência de Shockley-Queisser [8]. Esse limite foi primeiramente calculado em 1961 e indicou uma eficiência de 30%, tendo o mais moderno, por sua vez, registrado uma máxima eficiência de 33% para qualquer tipo de célula solar monojunção. As eficiências atingidas de acordo com a tecnologia utilizada podem ser vistas na Figura 8 que as relacionam com o Limite SQ. Figura 8 - Eficiências das tecnologias fotovoltaicas e o limite teórico SQ [7] Fonte: DOE, Lewis group at Caltech Existem várias suposições associadas ao limite teórico SQ e que restringem a aplicabilidade de todos os tipos de células solares. Essas suposições são: Um material semicondutor, sem levar em consideração materiais dopados, por célula solar. Uma junção p-n por célula solar. A radiação solar não é concentrada. Toda energia que é convertida em calor por fótons possuem energia maior que a energia de banda de zona proibida. 9

23 Os 67% da energia perdida são em sua grande parte perdidas em forma de calor, porém há perdas devido ao não aproveitamento de todo o espectro solar e também pela recombinação de pares elétron-buracos. Existem estratégias com o objetivo de aumentar o limite SQ, que são: Usar mais de um material semicondutor por célula. Usar mais de uma junção por célula, chamadas de células tandem. Aumentar a concentração das células solares através de lentes. Associar a célula fotovoltaica com uma tecnologia de aquecimento para captar as duas formas de energia. Utilizar pontos quânticos para absorver os excessos das energias dos fótons em eletricidade. 2.5 Características elétricas das células solares Curva I-V Define-se como corrente elétrica de uma célula fotovoltaica a soma das correntes de uma junção pn no escuro com a corrente gerada pelos fótons absorvidos da radiação solar. A equação relacionando a corrente com a tensão é definida pela seguinte equação: ( ) Onde: I L corrente fotogerada (A); I 0 corrente de saturação reversa do diodo (A); n fator de idealidade do diodo; q carga do elétron; k constante de Boltzmann; T temperatura absoluta A curva típica de uma célula fotovoltaica pode ser vista na Figura 9. 10

24 Figura 9 - Característica da curva I-V de uma célula fotovoltaica [13] (Imagem cedida pelo autor) Tensão de circuito aberto (V OC ) É definida como a tensão entre os terminais de uma célula fotovoltaica quando não há corrente elétrica circulando e é a máxima tensão que pode ser produzida pela célula Corrente de curto circuito (I SC ) É a máxima corrente obtida na célula fotovoltaica e é medida quando a tensão elétrica em seus terminais é igual à zero. Seu valor depende de fatores como área da célula fotovoltaica, irradiância solar, distribuição espectral, propriedades ópticas e da probabilidade de coleta dos pares elétron-buraco formados Fator de forma (FF) É a razão entre a máxima potência da célula e o produto da corrente de curto circuito com a tensão de circuito aberto. É definida de acordo com a equação abaixo: 11

25 2.5.5 Eficiência (ᶯ) É o parâmetro que define o quanto de energia solar foi convertido em energia elétrica. Dessa forma, representa a relação entre a potência elétrica produzida pela célula fotovoltaica e a potência da energia solar incidente: Onde: A área da célula G irradiância solar incidente 12

26 3 Células solares de primeira e segunda geração 3.1 Células solares A célula fotovoltaica é o dispositivo responsável pela conversão da energia do sol em energia elétrica, definido como efeito fotoelétrico. Esse princípio de funcionamento foi observado pela primeira vez em 1839 pelo físico francês Becquerel, que observou que a partir da iluminação de uma solução ácida, surgia uma diferença de potencial entre os eletrodos imersos nessa solução. A partir dessa descoberta, vários estudos no ramo foram consolidados, levando ao aparecimento das primeiras células solares em 1883, cuja composição principal era selênio. Nos anos 1950, através do avanço nos setores de semicondutores, células fotovoltaicas fabricadas a partir do silício cristalino conseguiram atingir uma eficiência de 6%. Desde então diversas tecnologias de fabricação foram desenvolvidas e atualmente o mercado mundial é dominado pelas células fotovoltaicas fabricadas a partir de lâminas de silício cristalino, cuja marca de eficiência atingiu 25% no final da década de 90. Aliada ao avanço da tecnologia, um aumento constante da capacidade produtiva mundial das células fotovoltaicas pôde ser atingido devido aos incentivos fiscais e ao aumento na demanda, resultando na queda de preço desses dispositivos. Na Figura 10, pode ser visto o declínio do preço das células fotovoltaicas nas últimas 4 décadas. 13

27 Figura 10 - Declínio do preço das células solares fotovoltaicas nas últimas 4 décadas [10] Fonte: Portal Solar Princípio de funcionamento As células solares podem ser entendidas como dispositivos com uma junção p-n, que ao receberem emissão de luz produzem uma corrente elétrica. Um esquema simples pode ser visto na Figura 11. Figura 11 - Esquemático de funcionamento das células fotovoltaicas 14

28 Uma propriedade fundamental para as células fotovoltaicas é a possibilidade de fótons na faixa do visível e com energia suficiente, excitar os elétrons à banda de condução. Esse efeito, observado em semicondutores, necessita também de uma estrutura apropriada, nas quais possa ser gerada corrente útil. As células solares são um diodo feito de um material semicondutor que tem a característica de conseguir absorver luz e convertê-la em pares elétron-buraco que são separados pelo campo elétrico presente na junção. Se o comprimento de difusão dos elétrons no material tipo-p, ou seja, dos portadores minoritários, for suficiente para fazêlos chegar aos contatos elétricos presentes nas superfícies da célula antes de haver recombinação, será gerada uma corrente de saída [11]. 3.2 Células solares de primeira geração A primeira geração tem como principal material o silício, podendo ser divida em duas cadeias produtivas: silício monocristalino (m-si) e silício policristalino (p-si). São os tipos de tecnologias mais utilizados, representando cerca de 85% do mercado devido as maiores eficiências que podem ser atingidas (atingem uma performance típica de 15-20%), além disso, os seus benefícios residem no seu bom desempenho e estabilidade. Entretanto, esses tipos de células são rígidos e necessitam de uma grande quantidade de energia durante a sua fabricação. No silício monocristalino, a estrutura molecular é uniforme uma vez que a estrutura é toda composta do mesmo material. Esse tipo de uniformidade é ideal para o transporte eficiente dos elétrons pelo material. Porém, para que a célula seja eficiente, é necessário que o silício passe por um processo de dopagem a fim de criar camadas dos tipos p e n [9]. O silício de grau eletrônico dopado com boro atinge níveis de pureza de 99,999% após passar por um processo de purificação, que apesar de ser caro, é crucial para o desempenho da célula, visto que as impurezas do silício possuem papel relevante na eficiência da célula solar. 15

29 O silício policristalino, por sua vez, utiliza processos de fabricação mais simples e baratos do que as técnicas de fabricação do silício monocristalino. Entretanto, a qualidade do material é mais baixa uma vez que o nível de impureza é maior. A diferença visual entre os dois tipos de tecnologia pode ser vista na Figura 12. Figura 12 - Célula de silício monocristalino e policristalino [61]- A estrutura dessas células pode ser vista na Figura 13, na qual podem ser identificados os seguintes elementos [12]: A camada de silício, que pode ser do tipo monocristalino ou policristalino, com junções do tipo p-n na superfície. Contato frontal e traseiro, sendo que o primeiro deve possuir um formato que aperfeiçoe a incidência de luz solar na célula. Camada antirreflexo, que reveste a superfície frontal aumentando a absorção de luz que atinge a junção p-n. Dióxido de titânio (TiO 2 ) e nitreto de silício são os mais utilizados com esse intuito. 16

30 Figura 13 - Estrutura das células solares de primeira geração [12] Imagem cedida pelo autor As eficiências de conversão desses tipos de célula estão entre 12-15% para o m- Si, e 11-14% para o p-si. Sendo os recordes de eficiência em laboratório para o primeiro de 24,7% enquanto o segundo de 20,3%. 3.3 Células solares de segunda geração As células solares de segunda geração, também definidas como filmes finos, podem ser divididas em três cadeias produtivas: silício amorfo (a-si), disseleneto de cobre e índio (CIS), índio e gálio (CIGS) e telureto de cádmio (CdTe) [13]. Essa geração está sendo rapidamente difundida e representa aproximadamente 12% das instalações solares no mundo [14]. Uma vez que possuem como característica uma ótima absorção da radiação solar, suas estruturas podem possuir espessura fina, em torno de 1 µm, logo a quantidade de semicondutor utilizado é menor, tornando assim esse tipo de célula mais barata que a de silício. Além do que sua produção é realizada a baixas temperaturas, contribuindo assim em um menor consumo de energia elétrica. Outro fator importante é 17

31 que sendo o substrato flexível, a aplicabilidade desse tipo de célula em projetos arquitetônicos passa a ser visado. O processo de produção, entretanto, contribui para a poluição do meio ambiente. Esse fato aliado à baixa disponibilidade da matéria prima, ao baixo rendimento e à curta vida útil, fazem com que esse tipo de célula não seja atrativa comercialmente [14] Silício amorfo Visão geral Apesar de o silício amorfo (a-si:h) ser o primeiro material a ser aplicado na tecnologia de filmes finos, sua posição de liderança no mercado foi substituída pelo CdTe e disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) [15]. Entretanto, o a-si:h continua sendo uma ótima opção para células fotovoltaicas de filmes finos, uma vez que é objeto de estudo de diversas pesquisas, onde métodos mais simples e baratos de depósitos têm sido desenvolvidos. Além do mais, silício é um material não tóxico e que possui uma grande disponibilidade, permitindo que aplicações em grande escala sejam possíveis. O processo de produção do silício amorfo ocorre a baixas temperaturas, tornando possível a utilização de substratos de baixo custo, garantindo dessa forma a obtenção de painéis solares semitransparentes, leves e flexíveis. Com isso, verifica-se uma ampla utilização dessa tecnologia em projetos arquitetônicos que levam em consideração essa característica estética. Células fotovoltaicas de filmes finos de silício amorfo, Figura 14, têm sido utilizadas desde a década de 1980 em relógios digitais, calculadores e outros equipamentos. Atualmente estão sendo adotadas em múltiplas camadas resultando em eficiências de até 10%. 18

32 Figura 14 - Célula solar de a-si [10] Fonte: Portal Solar Ainda que seu processo de produção seja mais barato em comparação com o silício cristalino, necessitam de maiores áreas como observado na Figura 15, além de custos mais elevados em mão de obra e material na instalação. Por outro lado, apresentam menor coeficiente de temperatura e menores perdas de eficiência em condições de baixa irradiância. Figura 15 Figura - Área de 16 instalação - Área de instalação de painéis de painéis a-si [62] de - Fonte: Estrutura Materiais amorfos são conhecidos por não apresentarem estrutura cristalina, entretanto sua característica de semicondutor é preservada. Possuem defeitos estruturais e de colagem, logo essas falhas são corrigidas adicionando-se pequenas quantidades de hidrogênio, formando assim o silício amorfo hidrogenado. 19

33 Nesse tipo de célula, ao invés de uma estrutura p-n, como ocorre no silício cristalino, é utilizada uma tripla junção. A camada do meio pode ser do tipo i ou sem dopagem, e fica entre as camadas p e n, que são criadas através da dopagem do boro e do fósforo, respectivamente. Essa geometria estabelece um campo elétrico entre as regiões p e n que se estende ao longo da camada do meio, de caráter resistivo, auxiliando assim na mobilidade das cargas elétricas. Na Figura 16 estão sendo representadas as camadas de um célula fotovoltaica de a-si:h de tripla junção. A placa de vidro, que possui a função de substrato, recebe um filme transparente condutor (TCO). As próximas camadas são compostas, respectivamente, de a-si:h e a-sige:h sem dopagem e com diferentes dopagens, formando assim a junção tripla pin. Por último, mais uma camada de TCO e o contato metálico traseiro. Figura 16 - Estrutura de uma célula fotovoltaica de a-si:h/a-sige:h com tripla junção Para um maior aproveitamento do espectro da radiação solar, novas técnicas têm sido produzidas, uma delas é realizada através do empilhamento das estruturas p-i-n uma sobre as outras. Dessa forma, cada camada é otimizada para uma banda de cor específica, através da mistura com outros materiais. Uma segunda vantagem é o aumento da vida útil dessas células, uma vez que ficam menos susceptíveis à degradação pela luz. 20

34 3.3.2 Disseleneto de cobre e índio (CIS) Visão Geral As células fotovoltaicas do tipo CIS exibiram as maiores eficiências de todos os tipos de células a filme fino nos últimos 20 anos [16]. Em 2013, cientistas da Empla (Swiss Federal Laboratories for Material Science and Technology) alcançaram níveis de eficiência até 20,4% [17]. Empresas como a Shell Solar Industries, a Global Solar Energy e Würth Solar são empresas do ramo que vêm apostando nesse tipo de tecnologia. Na Tabela 1 é possível encontrar as eficiências dos módulos produzidos por cada uma dessas empresas citadas. Tabela 1 - Eficiências alcanças pelas empresas no ramo fotovoltaico Empresa Potência (W) Eficiência (%) Global Solar 88,9 10,2 Würth Solar 84,6 13 Shell 44,15 12,8 Módulos fotovoltaicos de CIS possuem boa aparência estética e são flexíveis, podendo ser encontrados em janelas, revestimentos e formas de telhado, conforme visto na Figura 17. Além disso, possui uma alta vida útil e uma tecnologia que vem sendo cada vez mais aprimorada. Figura 17 - Aplicação da tecnologia CIS no telhado de uma igreja - Fonte: Würth Solar 21

35 Por outro lado, a pouca abundância e a toxicidade dos elementos que compõem essas células são fatores que devem ser aprimorados. Desenvolvimentos nos métodos de produção, que ainda são complexos e de alto custo também necessitam ser considerados para que a tecnologia de CIS seja competitiva no mercado Estrutura O disseleneto de cobre e índio é composto pelos elementos cobre, índio e selênio. Esses elementos químicos são estáveis e garantem propriedades semicondutoras com boas características de absorção da radiação solar. A estrutura mais simples desse tipo de célula é formada por uma camada bem fina de sulfeto de cádmio junto com um material condutor, que está sendo representada na Figura 18. Figura 18 - Estrutura mais simples das células de CIS Uma segunda estrutura mais elaborada e, portanto com maiores alcances de eficiência pode ser vista na Figura 19. A descrição de cada camada é feita a seguir: Molibidênio (Mo): é o elemento que reveste a placa de vidro e possui objetivo de proteger a célula e de atuar como contato elétrico traseiro. Em um processo chamado Sputtering, que ocorre à vácuo sob temperatura de 500ºC, os elementos cobre, índio e selênio são vaporizados sobre essa superfície de Selênio. 22

36 Sulfeto de Cádmio (CdS): possui intuito de antirreflexo. Óxido de zinco: camada transparente que melhora a transparência e atua como contato elétrico superior da célula fotovoltaica. Figura 19 - Estrutura mais elaborada das células de CIS [16] Fonte: National Renewable Energy Laboratory A incorporação do gálio aumenta a banda óptica, aumentando assim a tensão de circuito aberto e diminuindo o número de células por módulo. Uma segunda vantagem é a maior abundância do gálio em relação ao índio, ocasionando um menor custo dessas células. As eficiências das CIGS, de acordo com o substrato utilizado, podem ser vistas na Tabela 2. Tabela 2 - Eficiências alcançadas com diferentes substratos Substrato Vidro Aço Alumínio Polímero Eficiência 20,8% 17,7% 16,2% 20,4% Instituto ZSW EMPA EMPA EMPA 23

37 3.3.3 Telureto de cádmio (CdTe) Visão Geral De todas as tecnologias de filme fino, que não utilizam silício em sua composição, as células de telureto de cádmio são as líderes do mercado com uma produção anual de 5% [18]. Durante o seu ciclo de vida, apesar de exibirem menores níveis de eficiência que os módulos de silício cristalino, a energia necessária e o tempo de retorno de energia são consideravelmente menores. Portanto, essa menor demanda de energia resulta em menores emissões de poluentes, incluindo o cádmio. Na Figura 20 podem ser vistas as emissões de metais pesados de acordo com a tecnologia utilizada. Enquanto na Figura 21, níveis de emissões de cádmio durante o ciclo de vida para sistemas fotovoltaicos são apresentados. Figura 20 - Emissões de metais pesados devido ao uso de eletricidade [19] Imagem cedida pelo autor 24

38 Figura 21 - Emissões atmosféricas de Cd para sistemas fotovoltaicos [19] Imagem cedida pelo autor Duas grandes preocupações em relação a essa tecnologia podem ser evidenciadas: os impactos negativos da contaminação do cádmio e a escassez do telúrio. Logo, métodos de reciclagem durante a produção e ao final da vida útil dos módulos são essenciais, uma vez que evitam a emissão do cádmio e conservam o telúrio. O processo de reciclagem do módulo, realizado pela empresa First Solar, estima que possa ser recuperado 90% do vidro utilizado e 95% do material semicondutor. Como resultado do progresso das tecnologias envolvidas nas células de telureto de cádmio, tanto nos processos de reciclagem como na obtenção de maiores níveis de eficiência, a utilização desse tipo de módulo fotovoltaico cresce constantemente. Grandes centros de produção fotovoltaica, como o Topaz Solar, construído em novembro de 2014 na Califórnia, utilizam módulo de CdTe, conforme visto na Figura 22. Figura 22 - Topaz Solar Farm, com capacidade instalada de 550 MW Imagem extraída do Google Maps Além das vantagens ecológicas e econômicas, essas células também possuem uma qualidade estética mais atrativa que os módulos de silício cristalino. 25

39 Em 2014, a empresa First Solar, anunciou um recorde de eficiência das células 21,1%. Um segundo recorde dos módulos de 17% também foi alcançado pela mesma empresa, que pretende chegar em 2017 com níveis de eficiência de 18,9% [20] Estrutura O telureto de cádmio é um composto cristalino formado por cádmio e telúrio. As células solares mais comuns de CdTe consistem em uma heterojunção (junção p-n de condutores diferentes). O CdTe é o semicondutor tipo p, enquanto o CdS é o material tipo n mais comum, que junto com o vidro e o óxido transparente condutivo atua como uma janela para a radiação incidente. Essa estrutura típica pode ser vista na Figura 23. Figura 23 - Estrutura típica das células de telureto de cádmio As camadas podem ser descritas da seguinte maneira: Substrato: tem como principal função dar resistência mecânica à célula. Contato frontal: é formado por um óxido transparente condutivo, altamente transparente e eficiente. Essa camada juntamente com o sulfeto de cádmio é denominada janela de absorção. 26

40 Sulfeto de cádmio: é o material semicondutor que compõe a camada n. É quimicamente estável e possui um alto índice de absorção ótica. Telureto de cádmio: é o material semicondutor que compõe a camada p. O CdTe apresenta alto coeficiente de absorção, logo espessuras de apenas poucos micrometros são necessários para a absorção de toda luz incidente. Contato traseiro: contato ôhmico de baixa resistência com a função de transportar a corrente gerada. 27

41 4 Nova geração de células fotovoltaicas As células solares de terceira geração têm como objetivo alcançar altos níveis de eficiência, utilizando as vantagens da primeira e segunda geração. Pode-se incluir nessa definição tecnologias orgânicas, pontos quânticos, células tandem/multijunção, células de portadores quentes, células solares sensibilizadas por corantes e tecnologias de upconversion [1]. Além das elevadas eficiências, células de terceira geração propõem a utilização de materiais não tóxicos e abundantes, podendo ser utilizadas em grandes escalas de produção. O processamento de baixo custo sobre grandes áreas, possível semitransparência, flexibilidade e baixo peso também contribuem para o avanço dessas novas tecnologias. Essas células são baseadas em um único band-gap eletrônico, e possuem potencial de ultrapassar o limite de Shockley-Queisser de 31-41% de eficiência [21]. Para esse feito, utiliza-se de métodos como: células multijunção, células de banda intermediária, células de portadores quentes e conversão do espectro. Apesar de alguns métodos estarem disponíveis comercialmente, outros se apresentam em fase experimental. No Brasil, a produção das células fotovoltaicas orgânicas será feita pelo CSEM Brasil, com o objetivo de obter eficiências de fotoconversão de 10% e visando o aumento da escala de fabricação. As eficiências das gerações podem ser vistas na Figura 24. Através dela é possível notar que a terceira geração possui potencial de chegar a eficiências maiores que as duas gerações anteriores a menores custos. 28

42 Figura 24 - Eficiências das gerações [22] Fonte: IEEE 4.1 Células orgânicas Células orgânicas fotovoltaicas são baseadas na multijunção entre dois materiais orgânicos, que podem ser do tipo molecular ou polimérico. O interesse comercial na produção dessas células é alto, porém as eficiências alcançadas ainda são baixas para que possam ser competitivas. Análises econômicas para células orgânicas fotovoltaicas indicam que a associação entre essas e edifícios é uma possível porta de entrada para a sua industrialização. Dessa forma, um requisito a ser atendido é a semi transparência das células. Na Figura 25 pode ser vista uma célula desse tipo. Figura 25 - Célula orgânica fotovoltaica [23] Fonte: CSEM Brasil 29

43 Pesquisas voltadas para o ramo da orgânica aplicada em sistemas fotovoltaicos começaram em 1950, onde através de trabalhos que utilizaram camadas finas de moléculas orgânicas foi possível observar a presença do efeito fotovoltaico com eficiências muito baixas da ordem de 0,1%. Um segundo avanço no setor se deu na década de 80, onde o trabalho de Tang et al [24], atingiu recordes de eficiência para a época utilizando estruturas de multijunções. Além dos avanços nas estruturas das células, estudos voltados para os materiais utilizados foram essenciais para o progresso nos níveis de eficiência, por exemplo, a aplicação de substâncias como o fulereno a partir da década de 90. As questões de eficiência, tempo de vida útil e preço de construção são de extrema importância para que possam competir no mercado. Esses desenvolvimentos estão atrelados à síntese de novos materiais em sua grande parte, de forma que possuam menores band gaps possibilitando a melhor absorção do espectro de luz solar, uma melhor estabilidade frente a condições adversas e melhor solubilidade [25] Estrutura A estrutura típica de células orgânicas é uma camada fina composta de moléculas orgânicas ou polímeros, podendo estar misturadas ou em múltiplas camadas, confinadas nos materiais condutores entre dois eletrodos, conforme visto na Figura 26. Pelo menos um desses eletrodos deve ser transparente, enquanto o segundo é geralmente formado de uma estrutura reflexiva metálica. 30

44 Figura 26 - Estrutura típica de uma célula fotovoltaica orgânica impressa O elemento mais importante de uma célula orgânica fotovoltaica é a camada óptica, cujo objetivo é a entrega da corrente fotogerada e da tensão. Para células de um band gap, o material ativo deve absorver uma grande fração do espectro solar, transportar as cargas fotogeradas eficientemente e possibilitar o transporte dessas cargas antes que ocorra recombinação. Essas exigências da estrutura eletrônica do material ativo demandam uma absorção óptica adequada além da necessidade de condições apropriadas de geração de carga e transporte [26]. A nanoestrutura da mistura de polímeros tem grandes implicações na formação da corrente fotogerada. Além disso, nos eletrodos é crucial existir injeção correta e condições de extração dos portadores de cargas. Diversas técnicas envolvendo a variação da geometria e a utilização de diferentes materiais foram feitas para melhorar o desempenho dos materiais do cátodo. Da mesma forma, camadas finas de polímero isolante ou de band gap alto podem ser utilizadas para melhorar as propriedades do catodo. As estruturas mais recorrentes das células solares poliméricas adotam uma camada de heterojunção bulk (BHJ) com uma mistura do polímero doador e do aceptor de fulereno, que se encontram entre um óxido de metal transparente, o ITO, e um eletrodo de metal, que podem possuir tanto uma estrutura convencional (ITO como anodo) ou uma estrutura invertida com polaridade do inversor reversa. 31

45 4.1.2 Desenvolvimento e pesquisa As células orgânicas fotovoltaicas compostas de polímeros são alvos de grande interesse devido aos baixos custos de produção e fabricação sobre substratos flexíveis. Entretanto, avanços em termos de eficiência e na redução dos preços continuam sendo questões a serem aprimoradas. Existem duas estratégias para o aumento da eficiência: a primeira é referente ao design e síntese de novos materiais, e a segunda é o aprimoramento do processo de fabricação onde a compreensão da estrutura, da física do equipamento e de todo o processo envolvido é de extrema importância [27]. Ainda que a questão da estrutura seja importante na eficiência, o desafio mais determinante em relação ao rendimento é o material utilizado, tanto da camada ativa quanto do eletrodo. Além disso, os materiais e o processo de fabricação devem possuir menor custo para que a aplicação prática seja possível. Nos materiais o aumento do desempenho ocorre em duas frentes [28]: Síntese de novos polímeros com bandas de absorção que tornam possível a captura de maiores faixas do espectro solar. Novos materiais no aceptor com energias otimizadas que diminuem as perdas na tensão. Dentro dos ramos de estudos de materiais, os mais intensos estão ligados à área dos polímeros (PSC), cujos recordes de eficiência alcançaram 7~9%. É importante ressaltar que além da importância das propriedades dos materiais no doador e no aceptor, o contato elétrico entre a camada BHJ e os eletrodos é fundamental na determinação dos parâmetros dos dispositivos, como a densidade de corrente de curto circuito (J sc ), tensão de circuito aberto (V oc ), e o fator de forma (FF) para atingir um elevado PCE [29]. Os contatos ôhmicos e a alta mobilidade dos semicondutores orgânicos são essenciais para minimizar as resistências série e maximizar o FF. Para a obtenção de um alto J sc, os materiais do doador e do aceptor na camada BHJ devem possuir uma boa separação de cargas, alta mobilidade de cargas e transporte balanceado de cargas. Outro aspecto importante que deve ser considerado nos dispositivos PSC é a estabilidade em longo prazo, o que depende da utilização de materiais estáveis, da morfologia BHJ, dos eletrodos e da encapsulação apropriada [29]. 32

46 Atualmente, o material mais utilizado no cátodo ou no anodo é o óxido de índio e estanho (ITO), porém fatores como: recurso escasso; métodos de preparação de alto custo; baixa transparência na região infravermelha e fragilidade; tornam necessária a sua substituição. Os fulerenos, descobertos em 1985, são alvos de diversas pesquisas na aplicação nos aceptores das células solares orgânicas, cujo alcance nas eficiências é relativamente bom. Como resultado de extensos estudos, uma grande quantidade desse material foi sintetizada, e suas estruturas e propriedades relatadas. Além disso, problemas envolvendo o alto custo e a disponibilidade limitada foram reduzidos com o aumento da produção industrial do C 60 [25]. Os nanotubos de carbono surgem também como um material a ser empregado nas células orgânicas fotovoltaicas. Estudos indicam que esses são responsáveis pela melhora nas transferências de elétrons, nas dissociações do éxciton (uma quase partícula dos sólidos formada por um elétron e um buraco ligados através da interação coulombiana), na condutividade do buraco e na formação de pontes condutores. Além disso, os nanotubos de carbono possuem uma excelente propriedade mecânica. Apesar de seu aspecto espectroscópico ser promissor, ao serem utilizados no aceptor, baixas eficiências são alcançadas. O melhor resultado reportado por Ren et al [41] foi de 0.72%, quando semicondutores puros de nanotubo carbono foram incorporados à camada ativa. Por outro lado, as suas aplicações nos eletrodos e como componentes da camada de transporte do buraco podem ser desenvolvidas [30]. O grafeno por sua vez, surge como uma das novas alternativas de materiais em substituição ao ITO, para a terceira geração de células fotovoltaicas, suas propriedades mecânicas, térmicas, ópticas e eletrônicas têm obtido resultados de excelência. As aplicações do grafeno incluem três componentes de grande importância nas células orgânicas que são: o material transparente do eletrodo, a camada ativa e a camada de interface Eletrodo Para dispositivos eletrônicos-ópticos, a ideal transparência dos eletrodos é acima de 80% com uma resistência de até 100Ω/sq [27]. Além do ITO, nanotubos de carbono (CNT) também foram desenvolvidos para atuarem como eletrodos atingindo níveis de 33

47 eficiência comparáveis ao ITO, porém a alta rugosidade da superfície dos CNT e a grande quantidade de energia consumida durante sua preparação limitam a sua aplicação nesse sentido. Como alternativa, a utilização do grafeno que é um material bidimensional com ótimas propriedades de transporte de elétrons, vem se mostrando uma alternativa como material do eletrodo. Mesmo que folhas grafêmicas sejam transparentes em camadas finas, essas possuem uma ótima propriedade de absorção de luz, formando filmes escuros que conseguem absorver fótons desde o ultravioleta até o infravermelho. Logo, a utilização do grafeno como material dos coletores de luz é possível, podendo atingir eficiências em torno de 12% segundo Yong et al [41]. Apesar desse bom nível de transparência, a utilização do grafeno como material do eletrodo implica em resistências maiores, o que limita o desempenho desse tipo de células orgânicas. Uma solução para a melhora da condutividade seria a adição de um material condutor ao grafeno. Tung et al [43]. relataram um nanocomposto híbrido composto de grafeno e nanotubos de carbono, que apresentaram melhoras na condutividade e na estabilidade mecânica, porém perdas na transparência foram verificadas. As performances desses eletrodos de acordo com o tipo de material utilizado podem ser encontradas na Tabela 3. Tabela 3 - Parâmetros de desempenho de células orgânicas fotovoltaicas de grafeno dopadas com AuCl 3 como material do eletrodo Extraído de [27] Dispositivo Voc (V) Jsc (ma/cm 2 ) FF PCE (%) ITO Grafeno puro Grafeno dopado Apesar do grande potencial exibido pelas células OPV, alguns fatores devem ser desenvolvidos a fim de que possam ser empregados em larga escala. Esses fatores são: A relação entre a condutividade e a transparência, uma vez que a alta resistência é um dos principais fatores limitantes para o emprego desses dispositivos. O custo de preparação. A possibilidade de produção em larga escala. 34

48 Aceptor Ao contrário dos semicondutores inorgânicos onde os elétrons livres são gerados facilmente com a incidência da luz solar, nas células orgânicas, uma barreira buraco elétron é gerada. Nessas células a separação do par elétron-buraco pode ser realizada através da criação de uma heterojunção com o material aceptor, que possui afinidade elétrica mais alta que os polímeros doadores, porém com potencial de ionização menor. Nas células orgânicas os aceptores mais comuns são derivados de fulerenos, onde diversos estudos nessa área ocorreram devido à possibilidade de combinação entre suas ótimas propriedades com os outros materiais de interesse. Apesar desses esforços para obtenção de uma melhora no desempenho dos fulerenos e seus derivados, poucos resultados foram obtidos. Na Tabela 4 estão sendo relatados os melhores resultados em eficiência para os derivados do fulereno. Tabela 4 - Derivados de fulereno e os melhores alcances na eficiência Extraído de [29] Tipo V oc (V) J sc (ma/cm 2 ) FF PCE (%) Indine Fullerene ,4-di(organo) fullerene Fulleropyrrolidines Fulerenos de cadeia aberta Uma vez que o grafeno possui uma alta mobilidade de elétrons e seu nível de energia pode ser controlado facilmente pelo seu tamanho, camadas e funcionalidade. É esperado que o grafeno venha a se tornar uma boa opção como material do aceptor nesses tipos de células. Na Tabela 5, encontram-se os resultados dos parâmetros obtidos para os aceptores utilizando determinadas quantidades de grafeno. 35