Histórico

Embora possam passar despercebidas, as folhas das plantas funcionam como pequenas usinas geradoras de energia. Nelas a energia luminosa do sol é armazenada na forma de ligações químicas, formando moléculas ricas em energia (carbohidratos) a partir de gás carbônico e vapor de água. E ainda há formação de oxigênio, moléculas indispensáveis para a vida na Terra. Apesar da fotossíntese ter evoluído centenas de milhares de anos, ainda continua sendo um processo pouco eficiente, além do fato das folhas das árvores serem substituídas por outras novas a cada estação.

Já na década de 1960 cientistas buscavam melhorar as células solares existentes na época a partir de conceitos provenientes da fotossíntese. De lá para cá várias tentativas foram feitas para tornar alguns semicondutores sensíveis à luz solar. Envolvendo principalmente cristais de óxido de titânio (TiO2) e óxido de zinco (ZnO), estes estudos proporcionaram importantes contribuições ao atual conhecimento que temos hoje a respeito de conversão de energia. Estes óxidos semicondutores absorvem energia principalmente na região do ultravioleta, sendo largamente utilizados em protetores solares. Assim, de forma a torná-los mais sensíveis à luz solar, os cientistas tentavam recobrí-los com moléculas de clorofila, o pigmento de cor verde responsável por parte da absorção de luz nas folhas das plantas. Infelizmente os elétrons presentes nas moléculas de clorofila não eram transferidos eficientemente ao óxido, de tal forma que as primeiras células solares montadas a partir da sensibilização de semicondutores alcançavam eficiências de somente 0,01%. Entretanto, estudos envolvendo a sensibilização de partículas de semicondutores exerceram um papel fundamental na época para o desenvolvimento da fotografia.

Felizmente, na década de 90, uma nova estratégia surgiu a partir de testes de sensibilização de semicondutores com menor tamanho de partícula. Ao invés de usar partículas de TiO2 micrométricas, os cientistas testaram partículas de TiO2 com tamanho na escala nanométrica, ou seja, com maior área superficial (aumento em torno de 1.000 vezes). Surpreendentemente, esta tentativa originou resultados excelentes publicados na revista Nature (Londres) em 1991. Este famoso artigo do Prof. Dr. Michael Grätzel, da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), Suiça, e do Dr. Brian O’Regan, renovou o interesse mundial nesta importante e extremamente elegante forma de conversão de energia solar em eletricidade. Parte do sucesso é proveniente do maior número de moléculas sensibilizadoras adsorvidas no filme poroso do semicondutor de alta área superficial.