Artigo: Células Solares em Telas de Smartphones

Uma equipe da Universidade de Cambridge, liderada por Arokia Nathan, membro do Ieee, está trabalhando com um simples objetivo: um telefone móvel que possa ser carregado com menos bateria. Em reunião na Materials Research Society (MRS), em Boston, Arman Ahnood, pesquisador da equipe, disse aos cientistas que eventualmente podemos ver um telefone que nunca precise ser carregado.

Para aumentar o tempo entre as recargas, o grupo de Nathan construiu um protótipo de dispositivo que converte luz ambiente em eletricidade, usando um painel de células solares feito de uma fina película de silício amorfo hidrogenado, projetado para ficar dentro da tela do telefone. As células fotovoltaicas se beneficiam da tela do smartphone. Em uma típica tela com diodos de emissão de luz orgânicos (OLED), apenas 36% da luz gerada é projetada para fora da frente da tela”, diz Anhood. Boa parte da luz escapa para as bordas da tela, onde é inútil. Assim, Nathan e seus colaboradores na empresa canadense IGNIS innovation se propuseram a aproveitar essa luz desperdiçada, colocando uma fina película de células fotovoltaicas também nas bordas da tela.

Fazer o dispositivo funcionar requereu a superação de outro problema: variações na voltagem fornecida pela célula solar poderiam danificar a bateria do telefone. Os pesquisadores, que estavam baseados na University College London (UCL) até recentemente, projetaram um transistor de película fina para suavizar os picos de voltagem e extrair eletricidade mais eficientemente.

E ao invés de carregar a bateria diretamente, o que envolveria incluir complexos circuitos, eles trabalharam com o grupo de energia do Centro de Cambridge para Fotônica e Eletrônica Avançada, para integrar um supercapacitor de película fina que intermediaria o armazenamento de energia. Essa combinação de fotovoltaicos, transistores e supercapacitores rendeu um sistema com uma eficiência média de 11% e um pico de eficiência de 18%. Se o painel fotovoltaico converte 5% da luz ambiente em eletricidade, a captação de energia gerada pelo sistema pode ser de 165 microwatts por centímetro quadrado sob condições ideais de iluminação. Para uma típica tela de smartphone de 3,7 polegadas, isso equivale a uma potência máxima de 5 miliwatts, “o que é uma energia bastante útil”, diz Anhood, apesar de ser apenas uma fração da energia demandada por um smartphone.

“Existem reguladores de tensão baseados na tecnologia CMOS (semicondutor metal-óxido complementar) que oferecem alta eficiência, mas não são compatíveis com a tecnologia de película fina usada nas telas dos smartphones”, explica Anhood. Além disso, os dispositivos de película fina de sua equipe podem ser fabricados em temperaturas abaixo de 150 °C em plástico leve, o que os torna muito mais atraentes para os telefones móveis, em que cada grama e cada centavo significam muito.

O protótipo do aparelho celular é apenas um exemplo da captação de energia sem fio em pequena escala. Outra fonte de energia sem fio pode ser o acoplamento de ressonância magnética via uma bobina de indução. A alternação da corrente é executada através de uma bobina de material condutor, gerando um campo magnético oscilante. Esse campo, por sua vez, gera uma corrente em uma bobina incorporada em um telefone ou um aparelho  de MP3, por exemplo.

Jun Yu, um doutorando de Nathan, relatou um trabalho preliminar nesse sentido na reunião da MRS. Ele disse aos cientistas que a equipe projetou uma bobina de película fina e plana que poderia ser usada como receptor na tela. Mas a equipe não sabe se a bobina poderá produzir energia suficiente para alimentar um computador inteiro. Entretanto, seria conveniente reduzir a dimensão do esquema de acoplamento magnético para uso em telefones móveis.

Mais pesquisa será necessária para que o protótipo evolua e se torne produto para consumo. A equipe está explorando, por exemplo, diferentes designs e materiais para os circuitos, com o objetivo de aumentar a eficiência da captação de energia do sistema. Segundo Nathan, outros esquemas de recuperação de energia, como a captação de energia cinética baseada em MEMS (sistemas mecânicos microeletrônicos), poderiam contribuir para futuros aprimoramentos.

* Neil Savage é mestre em Jornalismo Científico pela Universidade de Boston e escreve sobre ciências e tecnologias, com foco em áreas como fotônica, física, computação, ciência dos materiais e semicondutores. Seus artigos têm sido publicados na imprensa popular e em publicações especializadas, incluindo Discover, Ieee Spectrum, Technology Review, New Scientist, Nature Photonics, OE Magazine, the Boston Globe e Xconomy.

**O artigo foi originalmente publicado na IEEE Spectrum em Janeiro, 2012