Observatório de HIGH-TECH da janelanaweb.com

Roupa com energia sem fios

O vestuário de «electricidade portátil»

Vestuário com nano-células de energia solar made in Canadá é uma das aplicações comerciais prováveis nos próximos cinco anos a partir de uma demonstração científica feita na Universidade de Toronto e revelada agora na revista Nature Materials.

Jorge Nascimento Rodrigues, editor de janelanaweb.com, Janeiro 2005

Sítio do grupo de I&D canadiano | Contacto do líder da investigação
Artigo apresentado pela equipa de Ted Sargent nas "Advance online letters" da revista Nature Materials
1º Show de Moda Wearables em 1997 no Media Lab | Entrevista em inglês

A ficção vai transformar-se em realidade. Provavelmente nesta década, teremos camisas ou casacos acumulando energia renovável. Não falta muito para começarmos a usar a própria roupa que vestimos para carregar os telemóveis, os PDA ou os computadores portáteis, ou mesmo outros aparelhos electrónicos cozidos na nossa roupa. Depois da linha de "wearables" (também chamado de "softwear", vestuário electrónico - não confundir com software, o irmão mais velho) apresentada em passagem de modelos pelo Media Lab de Negroponte há oito anos, temos na calha o vestuário de "electricidade portátil", algo como energia sem fios "andante" e renovável. O que viria resolver o problema incómodo das baterias.

Investigadores canadianos do Departamento de Engenharia Eléctrica e de Computadores na Universidade de Toronto, dirigidos pelo professor Edward Sargent, inventaram uma célula solar flexível em plástico que poderá ser cinco vezes mais eficaz do que os métodos actuais de conversão de energia do Sol em energia eléctrica. A equipa criou um sensor fotodetector e um conversor fotovoltaico formados por nano-polímeros (com um diâmetro do tamanho de dois, três ou quatro bilionésimas do metro) que captam a luz em infravermelhos, no espectro invisível. Depois de se evaporar o solvente em que esses nano-polímeros se dispersam, gera-se um filme flexível "muito robusto" que pode ser bordado no vestuário, ou aplicado em papel ou em outros materiais, como no silício. «A nossa invenção vai permitir potenciar os 'wearables'. Mas a nossa tecnologia de detecção pode inclusive ser 'pintada' directamente nos 'chips' de silício, o que abre terreno para muitas outras aplicações civis e militares», afirma Ted Sargent, que é director do Departamento universitário em Toronto e também professor no MIT, em Boston.

A energia do sol aproveitada por esta via poderá ser muito superior: «Os nossos cálculos demonstram que com melhorias de eficiência poderemos captar 30%, mais do que os actuais 6% das melhores células solares hoje disponíveis no mercado que captam a luz no espectro visível», sublinha o líder da investigação. «A nossa descoberta dá-nos acesso à outra metade da energia solar - a porção do infravermelho», acentua Sargent para dar ideia do alcance desta invenção "disruptiva" que nasce no cruzamento de duas tecnologias de vanguarda, a nanotecnologia e a fotónica. O artigo científico apresentando a demonstração deste efeito fotovoltaico foi, agora, publicado nas "cartas antecipadas" da edição "online" da revista científica "Nature Materials", sob o título "Solution-processed PbS quantum dot infrared photodetectors and photovoltaics", assinado por sete membros da equipa. O artigo culminou uma investigação de dois anos.

Edward Sargent acha que «ainda há trabalho de laboratório antes da comercialização para melhorar a eficiência fotovoltaica no infravermelho», mas espera que o tempo de chegada ao mercado de consumo ande entre 3 a 5 anos.


ENTREVISTA EM INGLÊS

Quick Interview with Prof. Ted Sargent

Comments for technical readers
«Our detector technology could potentially be painted on the silicon chip directly, enabling infrared visualization at a cost comparable to that of today's silicon-based digital cameras.»

When this research began? And why?

We began working with paint able infrared materials about two years ago. Then we were interested in their applications in communications - in making optical circuits on top of an electronic chip to link the fibre-optic network with your computer. We have continued to pursue that, but we began to realize the benefits of bringing power harvesting to the infrared with these same materials by engineering new devices with them.

What is the essence of your team's discovery?

The sun's energy can be harvested and turned into useful electrical energy using solar cells. Solar power is a clean, renewable source of energy. The sun bombards us with ten thousand times more power each day than we consume through all sources - such as fossil fuel, nuclear, hydroelectric - combined. At the moment, low-cost, large-area solar cells are not efficient harvesters of solar power. Our discovery gives access to the other half of the sun's power - the infrared portion - previously unharnessed by plastic solar cells.

What kind of killer-apps in the future can you forecast?

Existing visible digital cameras - the ones that now cost a few hundred dollars and have excellent performance - use silicon to detect light and manage the electronic signals read out by each pixel. Silicon does not absorb light in the infrared spectral region we managed to address using our quantum dots. There exist infrared cameras today that allow night vision, seeing not just illuminated subjects, but also seeing thermal signatures in the dark. These cameras, though, can be hundreds of times more expensive than our visible cameras. This is because they cannot be made of silicon alone, but require the growth of an expensive, very perfect, infrared-absorbing crystal, which must then be connected to the silicon chip. Our detector technology could potentially be painted on the silicon chip directly, enabling infrared visualization at a cost comparable to that of today's silicon-based digital cameras.

What's the time-to-market for industrial applications?

It's hard to say. We have more research to do in the University lab before commercialising. Our infrared photovoltaics are not yet efficient, and they need to be to contribute to increasing the overall efficiency of plastic solar cells.

What are the next steps?

We need to improve infrared photovoltaic efficiency. We're working on this important challenge right now. The steps are 1) Master the surface of the semiconductor nanoparticles such that charge carriers can be harvested rapidly from them - before they lose their energy; 2) Extract these charge carriers efficiently to a circuit.


© Janelanaweb.com, 2005

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