BRPI0815686A2 - células solares com estrutura em camadas para geração de energia - Google Patents

Abstract

Células solares com estrutura em camadas para geração de energia, compostas por dois eletrodos formados por camadas opacas, como eletrodo de trabalho e contra-eletrodo. A inveção proporciona meios para montagem de células solares contendo duas camadas opacas dispostas numa configuração do tipo "sanduíche" invertida, na qual a fina camada isolante está disposta entre as mesmas. O sistema como um todo compreende microcanais entre o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo de tal forma que ambas as camadas opacas estejam em contato com o eletrólito. Num primeiro caso, sobre uma primeira camada opaca condutora é depositado um filme poroso semicondutor nanoestruturado, que juntamente com o corante formam o eletrodo de trabalho, e uma camada catalítica é depositada sobre uma segunda camada opaca, atuando como contra-eletrodo. Num segundo caso, a primeira camada opaca contendo a camada fotoativa (sensível à luz) atua como eletrodo de trabalho e a segunda camada opaca funciona como contra- eletrodo, composta preferencialmente de grafite. Uma camada fina e opaca composta preferencialmente de um material isolante, dotado de um padrão de microcanais de acesso ao eletrólito, funciona como espaçador isolante. O invólucro externo, desde que feito em materiais resistentes à corrosão, permite um sistema de refrigeração aos painéis solares, desde que um fluxo de água seja estabelecido na parte inferior dos mesmos (parte traseira não exposta à luz).

Description

"Células solares com estrutura em camadas para geração de energia"

Campo da invenção:

A presente invenção trata de células solares, dispositivos capazes deconverter energia luminosa em energia elétrica.

Fundamentos da invenção:

Esta solicitação revela a utilização de camadas opacas naconstrução de células solares em substituição aos substratos vítreos ou plásticos,dotadas de microcanais de acesso ao meio de transporte de carga. O ditomeio de transporte de carga, circundando as camadas opacas contendomicrocanais de acesso, são então protegidos da contaminação atmosférica pelautilização de um invólucro externo, permitindo a conversão de energia luminosaem eletricidade.

É conhecida a atual necessidade por fontes de energia limpas erenováveis, dada a crescente demanda por energia e a diminuição da oferta decombústiveis fósseis. Uma alternativa se encontra na indústria fotovoltáica, que originaaplicações nos mais diversos cenários industriais.

A maior parte das indústrias de energia solar utiliza dispositivosfoltovoltáicos constituídos principalmente de silício. Recentemente, uma novatecnologia que vem sendo estudada se refere à conversão de energia por sistemas quemimetizam a fotossíntese na conversão de energia solar. Os mesmos conceitosenvolvidos na coleta e conversão de energia solar pelas plantas foram usados paraotimizar o dispositivo fotoeletroquímico publicado por 0'Regan e Grâtzel - A low-cost,high-efficiency solar-cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature, v. 353, n.6346, p. 737-740, 1991 e mais recentemente em KONG, F; DAI, S.; WANG, K. Reviewof recent progress in dye-sensitized solar cells. Advances in Optoelectronics, v. 2007,ρ. 1-13, 2007. Neste dispositivo ocorre a separação entre a absorção de luz e otransporte de portadores de carga fotogerados, duas funções que ocorremsimultaneamente em dispositivos fotovoltáicos convencionais baseados em silício. Porseparar estas funções a célula fotoeletroquímica, denominada célula solar sensibilizadapor corante, dispensa a utilização de materiais altamente puros na sua construção, oque diminui o custo dos dispositivos, ao contrário das células fotovoltáicas tradicionais.Além disso, a eficiência na conversão de energia das células solares sensibilizadas porcorante não varia de forma tão acentuada com a variação da temperatura, comoobservado nos dispositivos fotovoltáicos, conforme relatado por GRÁTZEL, M.Photoelectrochemical cells. Nature, v. 414, p. 338-344, 2001. O funcionamento de umacélula solar sensibilizada por corante está ilustrado esquematicamente na figura 1.

O dispositivo apresentado na figura 1 apresenta uma configuração do tipo"sanduíche" tradicional, na qual um meio de transporte de carga 4, particularmente umeletrólito, situa-se entre o eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo, separados entre sipor um espaçador isolante 7. O eletrodo de trabalho se refere a uma combinação entreuma primeira camada condutora 2, transparente ou opaca, rígida ou flexível e umacamada fotoativa 3. Por camada fotoativa 3 entende-se uma combinação entre um filmesemicondutor poroso nanoestruturado e um corante. O contra-eletrodo é a combinaçãoentre uma segunda camada condutora 5, transparente ou opaca, rígida ou flexível euma camada catalítica 6. O eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo são conectadosentre si pelo circuito externo, onde se realiza o trabalho. É relevante ressaltar que pelomenos um dos eletrodos deve ser transparente para permitir a entrada de luz 1, queocorre preferencialmente pelo eletrodo de trabalho, quando a camada fotoativa 3 estádepositada sobre uma primeira camada condutora 2, sendo a dita primeira camadacondutora transparente. Além disso, os eletrodos devem ser condutores elétricos deforma a transportar elétrons fotogerados pelo sistema de forma efetiva. É válidoressaltar que na dita configuração "sanduíche" tradicional a camada fotoativa 3 doeletrodo de trabalho e a camada catalítica 6 do contra-eletrodo estão orientadas emdireção ao interior do dispositivo da figura 1.

Ainda de acordo com a figura 1, o funcionamento do dispositivo"sanduíche" tradicional pode ser descrito como a seguir. Após a absorção de luz, ocorante S01 presente na camada fotoativa 3, sensível à luz 1, é promovido a um estadoenergeticamente excitado S*. Após a excitação do corante, há injeção eletrônica nabanda de condução do filme semicondutor poroso nanoestruturado, também presentena camada fotoativa 3. O dito filme semicondutor poroso nanoestruturado é compostopor um oxido semicondutor de band gap elevado, sendo geralmente utilizado dióxido detitânio (TiO2)1 oxido de zinco (ZnO) e dióxido de estanho (SnO2). Grande atenção temsido revelada a complexos de rutênio como corante, componente da camada fotoativa 3.

Os elétrons fotoinjetados se difundem através do filme semicondutor porosonanoestruturado que compõe a camada fotoativa 3 de uma nanopartícula a outra atéalcançar a primeira camada condutora 2 e depois o circuito externo. O circuito externorepresenta um caminho condutor pelo qual os elétrons gerados podem se mover entreo eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo e realizar trabalho, tal como acender umalâmpada, por exemplo. O corante oxidado é então reduzido pelos íons presentes nomeio de transporte de carga 4, que geralmente formam um par redox do tipoiodeto/triiodeto. O mediador redox oxidado, neste caso íons triiodeto, difundem-se emdireção à camada catalítica 6, onde são reduzidos pelos elétrons provenientes docircuito externo, na interface desta camada catalítica 6.

Como camada catalítica normalmente se utiliza um filme de platina (Pt),embora recentemente resultados comparáveis tenham sido obtidos utilizando-se negrode fumo, nanotubos de carbono e polímeros condutores de buracos, como relatado porFAN1 B.; MEI1 X.; SUN, K.; OUYANG, J. Conducting polymer/carbon nanotubecomposite as counter electrode of dye-sensitized solar cells. Applied Physics Letters,v. 93, 143103, p. 1431031-3, 2008. Como camada condutora transparente usualmentese utiliza FTO, que é um filme fino condutor transparente de dióxido de estanho dopadocom flúor - Sn02:F sobre substrato de vidro, ou ITO, que é um filme fino condutortransparente de oxido de índio dopado com estanho, ln203:Sn sobre substrato vítreo.

Embora a tecnologia envolvida em células solares sensibilizadas porcorante seja relativamente nova, esta possibilita a geração de eletricidade sobcondições de baixa iluminação. Essas células solares, diferentemente das células desilício, baseiam-se em componentes e processos de produção de baixo custo,contrariamente aos módulos de silício monocristalino, que exigem altíssimastemperaturas, processos litográficos e vácuo, permitindo fácil preparação,disponibilidade de serem fabricadas em substratos flexíveis, como descrito porMIYASAKA, T.; KIJITORI, Y.; IKEGAMI, M. Plastic dye-sensitized photovoltaic cells andmodules based on low-temperature preparation of mesoscopic titania electrodes.Electrochemistry, v. 75, n. 1, p. 2-12, 2007, e em diversos formatos. Painéis para finscomerciais já estão sendo desenvolvidos, como descrito em DAI, S. Y.; WENG, J.; SUI,Y. F.; CHEN, S. H.; XIAO1 S. F.; HUANG, Y.; KONG, F. T.; PAN, X.; HU1 L. H.; ZHANG,C. N.; WANG, K. J. The design and outdoor application of dye-sensitized solar cells.Inorganica Chimica Acta, v. 361, n. 3, p. 786-791, 2008, juntamente com umacompreensão mais abrangente dos problemas relacionados à estabilidade a longoprazo destes dispositivos, como relatado por PETTERSSON, H.; GRUSZECKI, T.;BERNHARD, R.; HAGGMAN, L.; GORLOV, M.; BOSCHLOO, G.; EDVINSSON, T.;KLOO, L.; HAGFELDT, A. The monolithic multicell: a tool for testing materialcomponents in dye-sensitized solar cells. Progress in Photovoltaics, v. 15, n. 2, p.113-121, 2007. Atualmente células solares sensibilizadas por corante atingemaproximadamente 11% de eficiência, como recentemente relatado por CHIBA, Y;ISLAM, A.; WATANABE, Y.; KOMIYA1 R.; KOIDE, N.; HAN, L. Dye-sensitized solar cellswith conversion efficiency of 11.1%. Japanese Journal of Applied Physics, v. 45, n.25, p. L638-L640, 2006, sendo alguns avanços merecedores de destaque, tais como amontagem destes dispositivos em área maiores, ou seja, 21 cm2 com 7,2% de eficiência,como relatado por KUMARA, G. R. Α.; KANEKO, S.; KONNO, A.; OKUYA, M.;MURAKAMI, K. Large area dye-sensitized solar cells: material aspects of fabrication.Progress in Photovoltaics, v. 14, n. 7, p. 643-651, 2006. Geralmente células solaresaltamente eficientes utilizam uma camada fina bloqueadora sobre o FTO, como descritono documento XIA, J.; MASAKI, N.; JIANG, K.; YANAGIDA, S. Deposition of a thin filmof TiOx from a titanium metal target as novel blocking Iayers at conducting glass/ TiO2interfaces in ionic Iiquid mesoscopic TiO2 dye-sensitized solar cells. Journal ofPhysical Chemistry B, v. 110, p. 25222-25228, 2006. Por camada fina bloqueadoraentende-se uma camada de espessura entre 5 e 200 nm com a função demelhorar o desempenho do dispositivo por dificultar a recombinação eletrônica,entre o FTO e espécies oxidadas no meio de transporte de carga, ou seja, íonstriiodeto, uma vez que a referida camada é depositada sobre o FTO.Posteriormente a camada fotoativa é depositada sobre a camada fina bloqueadora.Esta camada fina bloqueadora também pode ser utilizada sobre uma lâminametálica, sendo neste caso responsável pela diminuição no processo derecombinação, além de proteger o metal contra degradação/corrosão causadapelo contato contínuo entre a superfície metálica e o meio de transporte decarga.A utilização de painéis flexíveis e leves permite a integração destatecnologia aos equipamentos portáteis (telefones celulares, palmtops, mp3 players,laptops, cartões inteligentes, etc) e a superfícies curvas. Porém, a configuração"sanduíche" tradicional geralmente empregada em células solares sensibilizadas porcorante exige que pelo menos um dos substratos condutores seja transparente, comodescrito nos documentos WO 99/66520, WO 2004/053905, US 7,179,988,JP2005166313 e US 7,078,613.

Os altos valores de eficiência global na conversão de energia solar emeletricidade obtidos em células solares sensibilizadas por corante dependem, emgrande extensão, de um contato elétrico adequado entre as nanopartículas do filmesemicondutor poroso que compõem a camada fotoativa. Na montagem das célulassolares, a partir de uma "pasta" contendo nanopartículas do oxido semicondutor sedeposita uma fina camada da dita "pasta" sobre uma camada condutora transparente,geralmente à temperatura ambiente. O filme semicondutor poroso nanoestruturadosomente apresentará um adequado contato elétrico entre as nanopartículas e adesãosuficiente à camada condutora transparente após um processo denominadosinterização. Geralmente uma sinterização adequada é obtida após tratamento térmicodeste filme semicondutor poroso nanoestruturado a temperatura em torno de 450 0C1limitando a camada condutora transparente somente a materiais resistentes atratamentos térmicos nestas condições. Além disso, um valor adequado de espessurado filme semicondutor poroso nanoestruturado, em torno de 10 μιτι, é requerido de talforma a se proporcionar condições para uma alta quantidade de corante adsorvida nomesmo. Como em células solares flexíveis utilizando substratos plásticos o tratamentotérmico do filme semicondutor poroso nanoestruturado não pode, geralmente,ultrapassar 150 0C, processos de preparação do mesmo a baixas temperaturas foramdesenvolvidos, entre eles: compressão mecânica, tratamento térmico a baixatemperatura (somente 100 0C), métodos hidrotérmicos, deposição eletroforética,eletrodeposição catódica, irradiação de microondas, transferência de filme poroso deum substrato a outro, entre outras. Porém, a sinterização ineficiente entre asnanopartículas no filme semicondutor poroso nanoestruturado oriunda do processo depreparação do mesmo a baixas temperaturas resulta em filmes frágeis, que apresentambaixa estabilidade mecânica quando o substrato é tensionado/dobrado, e baixaseficiências na conversão de energia solar em eletricidade. Os substratos condutoresflexíveis transparentes mais comuns consistem em um filme fino de ITO depositadosobre substrato polimérico, como por exemplo polietilenotereftalato (ITO-PET), poliésterou polietilenonaftalato (ITO-PEN). Estes substratos flexíveis apresentam váriasdesvantagens, tais como uma alta resistência em série, conferindo aos dispositivosflexíveis um baixo valor de fator de preenchimento; baixa propriedade de barreira contracontaminantes atmosféricos, dentre eles vapor de água e dióxido de carbono;possibilitam tratamentos térmicos dos filmes depositados sobre os mesmos somente atemperaturas abaixo de 150 0C, normalmente insuficientes para proporcionar eletrodoscom propriedades mecânicas e elétricas adequadas.

O dispositivo da figura 2 ilustra uma alternativa interessante na montagemde células solares pela utilização de uma lâmina metálica 9 suportando a camadafotoativa 3, constituída por filme poroso semicondutor nanoestruturado e o corante, euma camada condutora transparente flexível 8 (ITO-PET) suportando a camadacatalítica 6, conforme detalhado no documento WO 99/66520. A lâmina metálica 9 éopaca, mas proporciona um baixo valor de resistência em série comparado à camadacondutora transparente flexível 8 (ITO-PET ou ITO-PEN), separadas entre si por ummeio de transporte de carga 4 e pelo espaçador isolante 7. Como a camada fotoativa 3consiste em um filme poroso semicondutor nanoestruturado sensibilizado por coranteque se encontra sobre uma lâmina metálica 9, opaca, a luz 1 deve incidir através docontra-eletrodo, formado por uma camada condutora transparente flexível 8 e umacamada catalítica 6, necessariamente transparentes, como descrito nosdocumentos WO 99/66520, US 7,179,988, US 7,022,910, US 7,078,613 e EP 1 605 479.

Numa configuração alternativa, pode-se também utilizar uma lâminametálica contendo cavidades na escala micrométrica de forma a suportar a camadafotoativa dentro das mesmas e ainda proporcionar acesso ao meio de transporte decarga, sendo o contra-eletrodo transparente, conforme relatado no documento US7,179,988. Uma outra alternativa de se construir células solares flexíveis a custosmenores é a utilização de redes de fios metálicos em substituição às camadascondutoras transparentes, como parte integrante do contra-eletrodo e/ou parteintegrante do eletrodo de trabalho, os quais foram denominados mesh no documentoUS 7,022,910. A rede de fios metálicos pode suportar a camada fotoativa, que juntosformarão o eletrodo de trabalho. Uma outra rede de fios metálicos pode suportar acamada catalítica, formando assim o contra-eletrodo, também citado no documento US7,022,910. O eletrodo de trabalho e o contra-eletrodo são separados por um espaçadorisolante. Porém, apesar de essas redes de fios metálicos possibilitarem um fácil acessoao meio de transporte de carga em ambos os eletrodos, as mesmas não proporcionamfilmes com alta área superficial. Assim, o filme semicondutor poroso nanoestruturadoque compõe a camada fotoativa apresentará uma baixa área superficial e, portanto,baixos valores de fotocorrente. Da mesma forma, a baixa porosidade da camadacatalítica confere ao contra-eletrodo um alto valor de sobrepotencial na redução domediador redox oxidado.A maior motivação relativa à presente invenção é proveniente do processode mimetizar a fotossíntese nas plantas. No referido processo, existem reaçõesquímicas que acontecem na presença de luz (claro) e outras que acontecem naausência de luz (escuro). Assim, no caso de células solares somente um dos eletrodosdeveria ser exposto à iluminação, enquanto o outro permanece no escuro. Embora ouso de lâminas metálicas e redes de fios metálicos (mesh) como eletrodos em célulassolares seja um avanço tecnológico considerável, a necessidade de passagem de luzpor um dos eletrodos é sempre destacada em artigos científicos, como descrito emKASHIWA, Y.; YOSHIDA, Y.; HAYASE, S. All-metal-electrode-type dye sensitized solarcells (transparent conductive oxide-less dye sensitized solar cell) consisting of thick andporous Ti electrode with straight pores. Applied Physics Letters, v. 92, n. 3, p. 033308-033303, 2008 e patentes elaboradas por profissionais da área US 7,179,988, US7,022,910, US 7,078,613, WO 2004/053905, EP 1 605 479, JP2005166313 e WO99/66520.

A construção de células solares flexíveis sensibilizadas por corantebaseadas em eletrodo de trabalho consistindo da camada fotoativa 3 sobre uma lâminametálica 9, como na figura 2, apresenta como principais vantagens a menor resistênciaem série do metal em comparação ao ITO-PET ou ITO-PEN, menor custo e permite altaestabilidade mecânica do filme poroso devido à possibilidade de tratamento térmico domesmo a temperaturas mais altas. Porém, como a iluminação aconteceránecessariamente pelo contra-eletrodo transparente, algumas desvantagens surgem,tais como as perdas ópticas causadas pela transmissão de luz pelo mesmo, uma vezque a camada catalítica 6 dificilmente será totalmente transparente, além de perdas porabsorção de luz através do meio de transporte de carga 4. Por exemplo, mesmo aoutilizar eletrodos constituídos de redes de fios metálicos (mesh) ou lâminasmetálicas, nota-se a intensa preocupação de que um dos eletrodos devatransmitir luz de forma significativa já nas primeiras reivindicações US 7,179,988, US7,022,910, US 7,145,071; WO 99/66520; WO 2004/053905; US 7,078,613; EP 1 605479; JP2007265776A; JP200632411A; JP2006286534A, JP2005166313 eW003065472A2.

Objetivos e sumário da invenção:

A presente invenção procura solucionar os problemas técnicos descritos eaperfeiçoar os dispositivos acima descritos.

Para esta finalidade, é apresentado um dispositivo que utiliza camadasopacas numa configuração invertida em relação à disposição "sanduíche" tradicional noqual a luz não necessita atravessar as ditas camadas inteiramente para alcançar oeletrodo de trabalho. Por camadas opacas entende-se camadas com baixa ou nenhumapropriedade transmissora de luz. Assim, poderão ser usadas como camadas opacaslâminas metálicas para confecção tanto do eletrodo de trabalho quanto do contra-eletrodo. Nesta configuração "sanduíche" invertida, a camada fotoativa do eletrodo detrabalho e a camada catalítica do contra-eletrodo estão direcionadas para fora dodispositivo, contrapostas, de forma oposta à configuração "sanduíche" tradicional.Como conseqüência do arranjo invertido em relação à disposição "sanduíche", haveráredução significativa das perdas por absorção de luz no meio de transporte de carga epor reflexão e transmissão que normalmente ocorrem nas camadas condutorastransparentes, sejam de vidro ou plástico, através da utilização de uma camada opacasuportando a camada fotoativa diretamente exposta à iluminação.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida em relação àdisposição "sanduíche" tradicional, como na figura 3, na qual se tem uma primeiracamada fina 10, rígida ou flexível, uma camada fotoativa 3 depositada sobre a primeiracamada fina 10, formando assim o eletrodo de trabalho, uma segunda camada fina 11,rígida ou flexível, uma camada catalítica 6 depositada sobre a segunda camada fina 11,formando o contra-eletrodo. O meio de transporte de carga 4 consegue se inserir dentroda camada catalítica 6, da segunda camada fina condutora elétrica 11, do espaçadorisolante 7, da primeira camada fina 10 e da camada fotoativa 3, através de microcanais12 presentes em todos esses elementos. Esta célula solar compreendendo umaestrutura em camadas de configuração invertida é então envolvida por um invólucroexterno transparente 13, de forma a proteger a dita estrutura em camadas da poeira,umidade e vapores atmosféricos contaminantes. O invólucro externo transparente 13contém furos para retirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio detransporte de carga.

É válido ressaltar que os referidos microcanais 12 somente possuem afunção de proporcionar acesso ao meio de transporte de carga 4 e não acesso àiluminação, uma vez que a camada fotoativa 3 já está inteiramente exposta à luz 1.

A presente invenção elimina a necessidade do uso de uma camadacondutora transparente, economicamente pouco viável, como barreira aoscontaminantes atmosféricos, pois proporciona a direta exposição da camada fotoativa àluz. Assim o custo relacionado à conversão de energia luminosa em eletricidade setorna muito menor.

Em outro aspecto, a presente invenção permite uma maior estabilidadeem longo prazo, uma vez que o invólucro externo, ao permitir a entrada de iluminação,permite também uma melhor vedação do sistema ao vapor de água, poeira e dióxido decarbono atmosférico de forma eficiente e barata. Adicionalmente, o invólucro externopermite uma maior facilidade na selagem, fácil manutenção, ou seja, tanto a troca doeletrólito após um determinado período de funcionamento do dispositivo caso o mesmoapresente algum problema técnico como também das próprias camadas opacas, casoas ditas camadas apresentem mau funcionamento após um determinado período detempo. O invólucro externo pode ser feito com materiais recicláveis, tais como PET,PEN ou outros polímeros adequados para tal fim. O invólucro externo , desde queconfeccionado com materiais resistentes à corrosão pelo contato contínuo com água,permite o fluxo de água para refrigeração dos painéis solares e proporciona oaquecimento de água para uso em residências, escolas, comércio, entre outros.

A presente invenção permite a fabricação de células solares com ampladiversidade de materiais empregados como camadas opacas, o que influenciadiretamente na característica final dos dispositivos eletroquímicos, em suaempregabilidade e em seu custo. Além disso, o uso de camadas opacas finas atribui àcélula solar flexibilidade, a custos relativamente mais competitivos com outrastecnologias.

No caso de dispositivos flexíveis, a utilização de camadas opacassubstituindo camadas condutoras transparentes proporciona um ganho expressivo emtermos de custos e estabilidade do dispositivo em longo prazo. Neste último quesito,proporciona-se uma maior estabilidade mecânica da camada catalítica, um doscomponentes do contra-eletrodo flexível, uma vez que células solares flexíveisgeralmente utilizam contra-eletrodos flexíveis preparados à baixa temperatura,normalmente insuficiente para garantir a integridade da camada catalítica, após umdeterminado período de tempo. O uso de uma camada opaca condutora permite adeposição da camada catalítica a altas temperaturas, proporcionando assim um contra-eletrodo com propriedades mecânicas mais adequadas. Desta forma, proporciona-semeios para uma maior estabilidade mecânica do filme poroso semicondutornanoestruturado que compõe a camada fotoativa, uma vez que dependendo do materialda camada opaca, permite-se o tratamento térmico do filme poroso semicondutornanoestruturado a temperaturas relativamente altas, o que geralmente não acontecequando se utiliza camadas condutoras transparentes flexíveis na confecção de célulassolares flexíveis.

Descrição Detalhada

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida em relação àdisposição "sanduíche" tradicional, como na figura 3, na qual se tem uma primeiracamada fina 10, opaca, rígida ou flexível, uma camada fotoativa 3 depositada sobre aprimeira camada fina 10, formando assim o eletrodo de trabalho; uma segunda camadafina 11, opaca, rígida ou flexível, uma camada catalítica 6 depositada sobre a segundacamada fina 11, formando o contra-eletrodo. O meio de transporte de carga 4 conseguese inserir dentro da camada catalítica 6, da segunda camada fina 11, do espaçadorisolante 7, da primeira camada fina 10 e da camada fotoativa 3, através de microcanais12 presentes em todos esses elementos. Esta célula solar compreendendo umaestrutura em camadas de configuração invertida é então envolvida por um invólucroexterno transparente 13, de forma a proteger a dita estrutura em camadas da poeira,umidade e vapores atmosféricos contaminantes O invólucro externo transparente 13contém furos para retirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio detransporte de carga.

1.1. Camadas opacas finas e condutoras elétricas

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual tem-se uma primeiracamada fina 10 condutora elétrica, opaca, rígida ou flexível, e segunda camada fina 11condutora elétrica, opaca, rígida ou flexível, separadas entre si por um espaçadorisolante elétrico 7. O material das ditas camadas opacas condutoras de eletricidade nãoé restrito e apresenta resistividade menor ou aproximadamente igual a 10 ohm/D etransmitância aproximadamente menor que 30%, consistindo de uma lâmina de açoinoxidável, alumínio, cobre, zinco, titânio, cobalto, tungstênio, paládio, ouro, platina, ouligas metálicas envolvendo os mesmos, cuja espessura esteja aproximadamente nafaixa entre 50 nm e 200 μm. Alternativamente, as camadas opacas podem apresentarcaracterísticas semicondutoras, cujos materiais não são restritos e incluem fibrasnaturais e/ou sintéticas.

1.2. Camada opaca isolante em combinação com camada fina condutora

De acordo com a presente invenção, apresenta-se um elementofotoeletroquímico compreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertidada disposição "sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual se tem umaprimeira camada fina 10 condutora elétrica, opaca, rígida ou flexível, e uma segundacamada fina 11 isolante elétrica, opaca, separadas entre si por um espaçador isolante 7.Os materiais para confecção da camada opaca isolante elétrica não são restritos eincluem derivados de papel neutro, tais como fenolite, fibras vulcanizadas, papéisisolantes, fitas e cadarços de vidro, resinas, adesivos, fibras naturais ou sintéticas comresinas naturais ou sintéticas, tais como celeron, material cerâmico refratário, fibras devidro, resinas naturais ou sintéticas, resinas de cura ultravioleta, epóxi, comcaracterística isolante, temperatura de transição vítrea aproximadamente entre 20°C e1.000°C e resistividade aproximadamente entre 105 a 1022 ohm metro.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual se tem uma primeiracamada fina 10 isolante elétrica, opaca, uma segunda camada fina 11 condutoraelétrica, separadas entre si por um espaçador isolante 7. Os materiais para confecçãoda camada opaca isolante elétrica não são restritos e incluem derivados de papelneutro, tais como fenolite, fibras vulcanizadas, papéis isolantes, fitas e cadarços devidro, resinas, adesivos, fibras naturais ou sintéticas com resinas naturais ou sintéticas,tais como celeron, material cerâmico refratário, fibras de vidro, resinas naturais ousintéticas, resinas de cura ultravioleta, epóxi, com característica isolante, temperaturade transição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C e resistividadeaproximadamente entre 105 a 1022 ohm metro.

1.3. Espaçador isolante

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual se tem uma primeiracamada fina 10, opaca, rígida ou flexível, uma camada fotoativa 3 consistindo de umfilme poroso semicondutor nanoestruturado depositado sobre a primeira camada fina 10,uma segunda camada fina 11, opaca, rígida ou flexível, uma camada catalítica 6depositada sobre a segunda camada fina 11 e um meio de transporte de carga 4circundando a camada fotoativa 3 e a camada catalítica 6, no qual um espaçadorisolante 7 une a primeira camada fina 10 e a segunda camada fina 11 , no qual o ditoespaçador isolante 7 é, preferencialmente, caracterizado por ser um termoplástico,iodeto de lítio, oxido metálico, alumina, zircônia, mulita, porcelana, nitreto de silício,nitreto de titânio, nitreto de alumínio, carbeto de silício, carbeto de titânio, carbeto dealumínio, sílica, derivados do silício, tais como silanos, siloxanos, silicatos, silazanos,derivados do silicone, ar, frita, ou do inglês glass frit, preferencialmente não contendochumbo. Os materiais para confecção do espaçador isolante 7 não sãorestritos e incluem também derivados de papel neutro, tais como fenolite, fibrasvulcanizadas, papéis isolantes, fitas e cadarços de vidro, resinas e adesivos, fibrasnaturais ou sintéticas combinadas com resinas naturais ou sintéticas, taiscomo celeron, material cerâmico refratário, compósitos, resinas naturais ousintéticas, fibra de carbono, fibra de vidro, resinas de cura ultravioleta, epóxi,acrílico, teflon, náilon, com característica isolante, temperatura de transição vítreaaproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C1 resistividade aproximadamente entre105 a 1022 ohm metro e espessura aproximadamente entre 5 nm e 100 pm.

1.4. Microcanais para acesso ao meio de transporte de carga

Numa outra forma da presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual uma primeira camada fina10, opaca, rígida ou flexível; uma camada fotoativa 3, consistindo de um materialsemicondutor depositado sobre a primeira camada fina 10; uma segunda camada fina11, opaca, rígida ou flexível; uma camada catalítica 6 depositada sobre a segundacamada fina 11; um espaçador isolante 7 que une a primeira camada fina 10 e asegunda camada fina 11; apresentam microcanais 12 para a inserção do meio detransporte de carga 4, possibilitando que o dito meio de transporte de carga 4 atravessetodos os referidos componentes da célula solar. O padrão demicrocanais 12 é estabelecido na referida estrutura em camadas, unicamentepara acesso ao meio de transporte de carga 4, compreendidos na faixa detamanho de 5 nm e 200 pm, nos mais diversos formatos que possibilitemo acesso do meio de transporte de carga 4, tais como, mas nãorestritos a, circulares, quadrados, retangulares, trapezoidais, hexagonais etriangulares.

Numa outra forma da presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual uma primeira camada fina10, opaca, rígida ou flexível; uma camada fotoativa 3, consistindo de um materialsemicondutor depositado sobre a primeira camada fina 10; uma segunda camada fina11, opaca, rígida ou flexível; um espaçador isolante 7 que une a primeira camada fina10 e a segunda camada fina 11; apresentam microcanais 12 para a inserção do meiode transporte de carga 4, possibilitando que o dito meio de transporte de carga 4atravesse todos os referidos componentes da célula solar. Nessa referida forma, acamada catalítica é feita de um material poroso, que permite a passagem do meio detransporte de carga 4 através de sua estrutura. O padrão de microcanais 12 éestabelecido na referida estrutura em camadas, unicamente para acesso ao meio detransporte de carga 4, compreendidos na faixa de tamanho de 5 nm e 200 pm, nos maisdiversos formatos que possibilitem o acesso do meio de transporte de carga 4, taiscomo, mas não restritos a, circulares, quadrados, retangulares, trapezoidais,hexagonais e triangulares.

Numa outra forma da presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual uma primeira camada fina10, opaca, rígida ou flexível; uma segunda camada fina 11, opaca, rígida ou flexível;uma camada catalítica 6 depositada sobre a segunda camada fina 11; um espaçadorisolante 7 que une a primeira camada fina 10 e a segunda camada fina 11; apresentammicrocanais 12 para a inserção do meio de transporte de carga 4, possibilitando que odito meio de transporte de carga 4 atravesse todos os referidos componentes da célulasolar. Nessa referida forma, a camada fotoativa 3 é feita de um material semicondutorporoso, que permite a passagem do meio de transporte de carga 4 através de suaestrutura. O padrão de microcanais 12 é estabelecido na referida estrutura em camadas,unicamente para acesso ao meio de transporte de carga 4, compreendidos na faixa detamanho de 5 nm e 200 pm, nos mais diversos formatos que possibilitem o acesso domeio de transporte de carga 4, tais como, mas não restritos a, circulares, quadrados,retangulares, trapezoidais, hexagonais e triangulares.

Numa outra forma da presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 3, na qual uma primeira camada fina10, opaca, rígida ou flexível; uma segunda camada fina 11, opaca, rígida ou flexível; umespaçador isolante 7 que une a primeira camada fina 10 e a segunda camada fina 11;apresentam microcanais 12 para a inserção do meio de transporte de carga 4,possibilitando que o dito meio de transporte de carga 4 atravesse todos os referidoscomponentes da célula solar. Nessa referida forma, a camada fotoativa 3 e a camadacatalítica 6 são feitas de um material poroso, que permite a passagem do meio detransporte de carga 4 através de suas estruturas. O padrão de microcanais 12 éestabelecido na referida estrutura em camadas, unicamente para acesso ao meio detransporte de carga 4, compreendidos na faixa de tamanho de 5 nm e 200 pm, nos maisdiversos formatos que possibilitem o acesso do meio de transporte de carga 4, taiscomo, mas não restritos a, circulares, quadrados, retangulares, trapezoidais,hexagonais e triangulares.

1.5. Primeira camada opaca condutora contendo uma camada finabloqueadoraDe acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 4, na qual uma primeira camada fina10, opaca, condutora elétrica , rígida ou flexível; uma primeira camada fina bloqueadora14, condutora ou isolante elétrica, transparente ou opaca, depositada sobre a primeiracamada fina 10; uma camada fotoativa 3 consistindo de um filme poroso semicondutornanoestruturado depositada sobre a primeira camada fina bloqueadora 14; umespaçador isolante elétrico 7; uma segunda camada fina 11, opaca, condutora elétrica,rígida ou flexível; uma segunda camada fina bloqueadora 15, condutora ou isolanteelétrica, transparente ou opaca, depositada sobre a segunda camada fina 11; umacamada catalítica 6 depositada sobre a segunda camada bloqueadora 15; apresentammicrocanais 12 para a inserção do meio de transporte de carga 4, possibilitando que odito meio de transporte de carga 4 atravesse todos os referidos componentes da célulasolar. Os materiais para confecção da camada fina bloqueadora não são restritos eincluem óxido de titânio, óxido de estanho dopado com flúor (SnC>2:F), oxido de estanho,puro ou dopado com índio (Sn02:ln), óxido de zinco, puro ou dopado (preferencialmentecom alumínio ou gálio), aluminato de zinco, aluminato de gálio (ou qualquer outra faseespinélio adequada para tal fim), carbono, nanotubos de carbono com paredes simplese/ou múltiplas, negro de fumo, grafite, óxido de níquel, óxido de titânio, polímeroscondutores - preferencialmente PEDOT:PSS, ou seja, sulfato de poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato, polianilina, polipirrol, poliacetileno, filmesmetálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio, paládio, ouro, ródio, platina, ou ligasmetálicas derivadas dos mesmos. Alternativamente, uma camada fina semicondutoraou isolante elétrica pode ser utilizada como uma primeira camada fina bloqueadora 14 ecomo uma segunda camada fina bloqueadora 15, podendo ser depositada sobre aprimeira camada fina 10,opaca, condutora elétrica, tal como oxido de silício, gaiato dezinco, aluminato de zinco, oxido de titânio, óxido de nióbio, óxido de alumínio, óxido dezinco, titanato de estrôncio, óxido de magnésio, fluoreto de lítio, óxido de estanho, entreoutros. Os materiais para compor uma primeira camada fina bloqueadora 14 e umasegunda camada fina bloqueadora 15, condutoras ou isolantes elétricas, sobre umaprimeira camada fina 10, condutora elétrica, não são restritos.

1.6. Filmes finos condutores sobre camadas isolantes

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 5, na qual uma primeira camada fina10, opaca, isolante elétrica, rígida ou flexível; um primeiro filme fino condutor elétrico 16depositado sobre a primeira camada fina 10; uma camada fotoativa 3 consistindo de umfilme poroso semicondutor nanoestruturado depositada sobre a o primeiro filme finocondutor elétrico 16; um espaçador isolante elétrico 7; uma segunda camada fina 11,opaca, isolante elétrica, rígida ou flexível; um segundo filme fino condutor elétrico 17depositado sobre a segunda camada fina 11; uma camada catalítica 6 depositada sobreo segundo filme fino condutor elétrico 17; apresentam microcanais 12 para a inserçãodo meio de transporte de carga 4, possibilitando que o dito meio de transporte de carga4 atravesse todos os referidos componentes da célula solar.

Por primeiro e segundo filme fino condutor elétrico entende-se umacamada fina condutora elétrica, opaca ou transparente, com espessura entre 5 e 200 nm.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 5, na qual uma primeira camada fina10, opaca, condutora elétrica, rígida ou flexível; um primeiro filme fino condutor elétrico16 depositado sobre a primeira camada fina 10; uma camada fotoativa 3 consistindo deum filme poroso semicondutor nanoestruturado depositada sobre a o primeiro filmefino condutor elétrico 16; um espaçador isolante elétrico 7; uma segundacamada fina 11, opaca, condutora elétrica, rígida ou flexível; um segundo filme finocondutor elétrico 17 depositado sobre a segunda camada fina 11; uma camadacatalítica 6 depositada sobre o segundo filme fino condutor elétrico 17;apresentam microcanais 12 para a inserção do meio de transporte de carga 4,possibilitando que o dito meio de transporte de carga 4 atravesse todos osreferidos componentes da célula solar.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 5, na qual uma primeira camada fina10, opaca, condutora elétrica, rígida ou flexível; um primeiro filme fino condutor elétrico16 depositado sobre a primeira camada fina 10; uma camada fotoativa 3 consistindo deum filme poroso semicondutor nanoestruturado depositada sobre o primeiro filme finocondutor elétrico 16; um espaçador isolante elétrico 7; uma segunda camada fina 11,opaca, isolante elétrica, rígida ou flexível; um segundo filme fino condutor elétrico 17depositado sobre a segunda camada fina 11; uma camada catalítica 6 depositada sobreo segundo filme fino condutor elétrico 17; apresentam microcanais 12 para a inserçãodo meio de transporte de carga 4, possibilitando que o dito meio de transporte de carga4 atravesse todos os referidos componentes da célula solar.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 5, na qual uma primeira camada fina10, opaca, isolante elétrica, rígida ou flexível; um primeiro filme fino condutor elétrico 16depositado sobre a primeira camada fina 10; uma camada fotoativa 3 depositada sobrea o primeiro filme fino condutor elétrico 16; um espaçador isolante elétrico 7; umasegunda camada fina 11, opaca, condutora elétrica, rígida ou flexível; um segundo filmefino condutor elétrico 17 depositado sobre a segunda camada fina 11; uma camadacatalítica 6 depositada sobre o segundo filme fino condutor elétrico 17; apresentammicrocanais 12 para a inserção do meio de transporte de carga 4, possibilitando que odito meio de transporte de carga 4 atravesse todos os referidos componentes da célulasolar.

De acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 5, na qual um primeiro filme finocondutor elétrico 16 é depositado sobre um espaçador isolante elétrico 7; uma camadafotoativa 3 é depositada sobre um filme fino condutor elétrico 16; um segundo filme finocondutor elétrico 17 é depositado sobre um espaçador isolante elétrico 7; uma camadacatalítica 6 depositada sobre o segundo filme fino condutor 17; apresentam microcanais12 para a inserção do meio de transporte de carga 4, possibilitando que o dito meio detransporte de carga 4 atravesse todos os referidos componentes da célula solar. Uminvólucro externo transparente 13, por onde a luz 1 incide, protege a dita estrutura emcamadas da poeira, umidade e vapores atmosféricos.

Os materiais para compor um primeiro filme fino condutor elétrico 16 nãosão restritos, e podem ser transparentes ou opacos, feitos de oxido de estanho dopadocom flúor (Sn02:F), oxido de estanho dopado com índio, oxido de zinco, puro oudopado (preferencialmente com alumínio ou gálio), aluminato de zinco, aluminato degálio (ou qualquer outra fase espinélio adequada para tal fim), carbono, nanotubos decarbono com paredes simples e/ou múltiplas, negro de fumo, grafite, oxido de níquel,oxido de titânio, polímeros condutores (preferencialmente PEDOT:PSS, ou seja, sulfatode poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato), polianilina, polipirrol, poliacetileno,filmes metálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio, paládio, ouro, ródio, platina, ou ligasmetálicas derivadas dos mesmos. Os materiais para compor um segundo filme finocondutor elétrico 17 não são restritos, e podem ser transparentes ouopacos, condutores de eletricidade, tais como oxido de estanho dopado comflúor, óxido de estanho dopado com índio (Sn02:ln), óxido de zinco, puro oudopado (preferencialmente com alumínio ou gálio), aluminato de zinco,aluminato de gálio (ou qualquer outra fase espinélio adequada para tal fim),carbono, nanotubos de carbono com paredes simples e/ou múltiplas, negro defumo, grafite, óxido de níquel, óxido de titânio, polímeros condutores(preferencialmente PEDOT:PSS, ou seja, sulfato de poli (3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato), polianilina, polipirrol, poliacetileno, filmesmetálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio, paládio, ouro, ródio, platina, ou ligasmetálicas derivadas dos mesmos.

1.7. Organização do dispositivo

Ainda de acordo com a presente invenção, apresenta-se uma célula solarcompreendendo uma estrutura em camadas de configuração invertida da disposição"sanduíche" tradicional, como ilustrado na figura 6, na qual uma primeira camada fina10, preferencialmente condutora, opaca, rígida ou flexível; uma segunda camada fina11, preferencialmente condutora, opaca, rígida ou flexível; um espaçador isolanteelétrico 7 que une a primeira camada fina 10 e a segunda camada fina 11; uma camadacatalítica 6 depositada sobre a segunda camada fina 11; apresentam microcanais 12para a inserção do meio de transporte de carga 4, possibilitando que o dito meio detransporte de carga 4 atravesse todos os referidos componentes da célula solar; umacamada fotoativa 3 consistindo de um filme poroso semicondutor nanoestruturadodepositado sobre a primeira camada fina 10; um invólucro externo transparente 13, poronde a luz 1 incide sobre a dita célula solar. Há ainda o contato elétrico positivo 23 e ocontato elétrico negativo 24.

Ainda de acordo com a figura 6, a camada fotoativa 3 é, preferencialmente,um filme poroso semicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante, no qual o ditocorante seja um complexo inorgânico ou organometálico contendo íons metálicos di outrivalentes, tais como rutênio, ferro, cobalto, zinco, ósmio, iridío; ou ainda seja umamolécula orgânica selecionada do grupo de cianetos, merocianinas, ftalocianinas,pirróis, porfirinas, indóis, carotenóides, ácidos carboxílicos, ácidos fosfóricos; ou aindamoléculas orgânicas sintéticas ou extraídas das mais diversas fontes naturaisexistentes. Na primeira camada fina 10, preferencialmente condutora elétrica, sedeposita um filme poroso semicondutor nanoestruturado, preferencialmente compostopor T1O2, que juntamente com o corante formam a camada fotoativa 3. A função dacamada fotoativa 3 é a geração de fotocorrente. Na segunda camada fina 11,preferencialmente condutora elétrica, se deposita uma camada catalítica 6 contendomicrocanais 12, formando o contra-eletrodo, cuja função é a regeneração do coranteoxidado, permitindo o funcionamento do dispositivo de forma regenerativa. A conexãodo eletrodo de trabalho ao contra-eletrodo pode ser feita proporcionando-semicrocanais 12 de acesso ao meio de transporte de carga 4 através desta configuraçãoinvertida da disposição "sanduíche" tradicional. O sistema descrito pode ser submetidoà formação dos microcanais 12 de acesso ao meio de transporte de carga 4 via corte alaser ou através de métodos químicos úmidos (etching). Esse processo de criação demicrocanais 12 de acesso ao meio de transporte de carga 4 pode ser feito antes ouapós a deposição da camada fotoativa 3 ou da camada catalítica 6 que irão comporcada eletrodo, não sendo restrito. No caso da formação dos microcanais 12 de acessoao meio de transporte de carga 4 após a união do eletrodo de trabalho e contra-eletrodocontendo a camada fotoativa 3 e camada catalítica 6, respectivamente, o alinhamentodos mesmos entre a primeira camada fina, 10, preferencialmente condutora elétrica, e asegunda camada fina 11, preferencialmente condutora elétrica, e o espaçador isolante7 é facilitado. O contato elétrico entre a primeira camada fina 10 e a segunda camadafina 11 com invólucro externo 13 é facilitado deslocando-se uma em relação à outra,como mostrado na figura 6, com o contato elétrico positivo 23 e o contato elétriconegativo 24.

A presente invenção proporciona meios para se utilizar camadas opacasmais baratas e com baixa resistência em série, tanto no eletrodo de trabalho quanto nocontra-eletrodo, sejam eles rígidos ou flexíveis. De acordo com a figura 6, a luzincidente 1 no dispositivo atravessa o invólucro externo 13, uma fina camada do meiode transporte de carga 4 e é então absorvida pela camada fotoativa 3. Desta forma, ocaminho percorrido pela luz 1 até atingir a camada fotoativa 3 se torna mais curto,diminuindo assim perdas por reflexão, absorção e espalhamento especular ouespalhamento difuso da luz 1. Os elétrons fotoinjetados se difundem através do filmeporoso semicondutor nanoestruturado que é um dos componentes da camada fotoativa3 e atingem a primeira camada fina 10, preferencialmente condutora elétrica,alcançando o circuito externo. O corante oxidado é então reduzido pelos íons iodetopresentes no meio de transporte de carga 4, sendo oxidados a íons triiodeto. Estesúltimos se difundem através dos microcanais 12 presentes na primeira camada finacondutora elétrica 10, no espaçador isolante 7 e na segunda camada fina condutoraelétrica 11, atingindo a camada catalítica 6, onde serão reduzidos na ausência de luz.Desta forma torna-se possível a conversão de luz em eletricidade sem a utilização denenhuma camada condutora transparente e a fabricação de dispositivos flexíveisdependendo da natureza da primeira camada fina 10, preferencialmente condutoraelétrica, e da segunda camada fina 11, preferencialmente condutora elétrica.

A selagem final do dispositivo pode ser feita na seguinte ordem. Fixaçãoda primeira e segunda camadas finas condutoras elétricas contendo a camada fotoativae camada catalítica contendo microcanais unidas por um espaçador isolante a uminvólucro externo contendo meio de transporte de carga e selagem final.

De outro modo, a selagem final do dispositivo pode ser feita na seguinteordem. Fixação da primeira e a segunda camadas finas condutoras elétricas contendo acamada fotoativa e camada catalítica unidas por um espaçador isolante a um invólucroexterno e injeção posterior do meio de transporte de carga através de dois furos natampa do invólucro externo. A figura 7 retrata o invólucro externo 13, que contém umatampa 18, um primeiro sulco longitudinal de material condutor para contato elétrico,formando o pólo positivo 19, e um segundo sulco longitudinal de material condutor paracontato elétrico 20, formando o pólo negativo. O invólucro externo 13 deve conter pelomenos uma das faces paralela aos sulcos longitudinais transparente para entrada daluz. A figura 8 ilustra a tampa 18 do invólucro externo transparente 13 contento umprimeiro furo 21 para a injeção do meio de transporte de carga e um segundo furo 22para retirada do ar via pressão reduzida. Da mesma forma, o primeiro furo 21 pode serusado para retirada do ar via pressão reduzida e o segundo furo 22 pode ser usadopara injeção do meio de transporte de carga. Alternativamente, ainda de acordo com afigura 8, somente o primeiro furo 21 pode ser feito na tampa 18 do invólucro externotransparente 13, permitindo a saída do ar a pressão reduzida e a entrada do meio detransporte de carga. A dimensão dos furos é aproximadamente entre 200 nm e 50 pm,preferencialmente em formato circular. Com o intuito de evitar o vazamento ouevaporação do meio de transporte de carga, os furos serão selados imediatamenteapós a injeção do meio de transporte de carga preferencialmente através de aplicaçãode alta pressão sob aquecimento local.

O primeiro furo 21 e o segundo furo 22 na tampa 18 do invólucro externotransparente 13 possuem dimensão na faixa aproximadamente entre 200 nm e 50 pm,preferencialmente em formato circular e posicionados próximos aos sulcos longitudinais19 e 20 de material condutor para contato elétrico, como apresentado na figura 8. Apósa injeção do meio de transporte de carga 4, os furos 21 e 22 serão vedados pelaaplicação de pressão sob aquecimento.

Além disso, a presente invenção possibilita a utilização de materiaisrecicláveis na confecção do invólucro externo com adequada propriedade de barreiracontra contaminantes atmosféricos, uma vez que o mesmo não necessita reunir ascaracterísticas de ser uma camada condutora transparente e simultaneamenteapresentar boas propriedades de barreira, diminuindo consideravelmente o custo finaldo dispositivo. Adicionalmente, a presente invenção possibilita o uso de materiaisresistentes à corrosão na confecção do invólucro externo, tornando possível arefrigeração sob fluxo de água pela parte inferior dos painéis solares (não exposta àiluminação). Ainda de acordo com a presente invenção, pode-se montar células solares,rígidas ou flexíveis, baseadas em camadas opacas, rígidas ou flexíveis, condutoraselétricas ou isolantes, inclusive provenientes de materiais recicláveis, tais como a partirde embalagens Tetrapak®.

1.8. Refrigeração

Pode-se montar os módulos/painéis solares, rígidos ou flexíveis, erefrigerá-los a água. Neste caso, pode-se estabelecer um fluxo de água pela parteinferior dos painéis solares, permitindo a refrigeração dos mesmos, além deproporcionar o aquecimento de água para uso em residências, comércio, escolas, entreoutros. O material utilizado na confecção do invólucro externo deve ser resistente aofluxo de água, tais como vidro, aço inoxidável, substratos poliméricos, tais como acrílico,teflon, náilon, entre outros.

1.9. Lâminas metálicas opacas e materiais recicláveis:

A presente invenção proporciona meios para se utilizar camadas opacascondutoras mais baratas e com baixa resistência em série, tais como lâminas metálicasou embalagens Tetrapak®, tanto para confecção do eletrodo de trabalho quanto docontra-eletrodo em células solares, sejam elas rígidas ou flexíveis.

Breve descrição da invenção:

A invenção é caracterizada por uma primeira camada fina condutoraelétrica 10, opaca, sobre a qual é depositada uma camada fotoativa 3, ou seja, sensívelà luz, formada por um filme poroso semicondutor nanoestruturado e um corante, dandoorigem ao eletrodo de trabalho de acordo com a figura 3. Sobre uma segunda camadafina condutora elétrica 11, opaca, se deposita uma camada catalítica 6, formando ocontra-eletrodo. De acordo com a presente invenção, a configuração "sanduíche"tradicional de células solares é invertida de forma a conter o eletrodo de trabalho e ocontra-eletrodo separados entre si por um espaçador isolante 7. Ambos os eletrodossão circundados pelo meio de transporte de carga 4 através de microcanais 12presentes inclusive no espaçador isolante 7. Esta configuração "sanduíche" invertidaelimina a necessidade de uma das camadas ser transparente 6, como na figura 2, umavez que a camada fotoativa 3 está diretamente exposta à iluminação 1 na figura 3. Uminvólucro externo transparente 13, transparente e resistente às intempériesatmosféricas, é adicionado então ao sistema para fins de encapsulamento/selagem.De acordo com a presente invenção, uma forma de se montar odispositivo da figura 3 compreende a deposição de um filme poroso semicondutornanoestruturado como um dos componentes da camada fotoativa 3. Os materiais quecompõem o filme poroso semicondutor nanoestruturado não são particularmenterestritos, sendo preferencialmente dióxido de titânio (T1O2) sobre uma fina lâminametálica 10 (preferencialmente aço inoxidável, alumínio, cobre, zinco ou ligas metálicasresistentes à corrosão), formando um dos componentes do eletrodo de trabalho. Osmateriais que compõem a camada catalítica 6 não são particularmente restritos, sendopreferencialmente metais nobres, negro de fumo e resinas condutoras, todos compropriedades de condução de eletricidade e atividade catalítica. O contra-eletrodo podeser preparado a partir da deposição de uma fina camada catalítica, prefencialmenteplatina (Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro de fumo, nanotubos decarbono com paredes simples ou múltiplas, polímeros condutores, grafite. Estesmateriais condutores podem ser usados sozinhos ou numa combinação dos mesmos. Acamada catalítica 6 também pode ser preparada a partir de resinas. As resinascondutoras não são particularmente restritas, como por exemplo uma mistura demateriais condutores com resinas não necessariamente condutoras. As resinas não sãoparticularmente restritas, sendo exemplificadas por resinas de poliamida, poliolefina,policloreto de vinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster. Estas resinas podem serusadas sozinhas ou em combinação das mesmas. Ambos os eletrodos são entãounidos pelas faces que não contêm nenhum depósito de material (um de costas para ooutro) através de um material eletricamente isolante. Como pode ser apreciado porprofissionais da área, este espaçador isolante 7 pode consistir, preferencialmente, numtermoplástico, derivados de silício (Si), sílica, silanos, silicatos, ar, siloxanos, silazanos,derivados de silicone, resinas naturais ou sintéticas, com cura ultravioleta, glass frit,fluoreto de lítio, embora não se limite a tais materiais, sendo extendido a qualquermaterial que seja adequado para tal fim. O sistema como um todo é então submetido àformação de microcanais 12 para acesso ao meio de transporte de carga 4,particularmente um eletrólito, que permitirá a conexão da camada fotoativa 3 com acamada catalítica 6. Estes microcanais 12 de acesso ao eletrólito 4 podem ser criadosantes ou após a deposição da camada fotoativa ou da camada catalítica no eletrodo detrabalho e contra-eletrodo, respectivamente, sendo preferencialmente realizada viacorte a laser ou por vias químicas úmidas (etching), ou qualquer outra técnicaadequada para tal fim, como apreciado por profissionais da área. Esta configuração"sanduíche" invertida contendo ambos os eletrodos opacos é então imersa numinvólucro externo transparente 13 contendo o eletrólito 4. Este invólucro externotransparente 13 pode ser rígido ou flexível, dependendo do material de escolha. Podeser composto preferencialmente de vidro ou de polímeros não condutores (derivados doPET, PEN, etc) para células solares flexíveis. Como eletrólito 4, pode-se utilizareletrólito líquido, polimérico, sólido, quase-sólido, gel, líquido iônico, e qualquercomposição adequada para tal fim, como apreciado por profissionais daárea.

Uma outra forma de se montar o dispositivo da figura 3, de acordo com apresente invenção, compreende o uso de uma primeira camada fina condutora elétrica10, opaca, como descrito no parágrafo anterior para o eletrodo de trabalho, unido àsegunda camada fina condutora elétrica 11, opaca, conforme descrito anteriormente,porém utilizando preferencialmente uma lâmina de grafite como camada catalítica 6,contendo ou não microcanais 12 de acesso ao eletrólito 4.

Ainda de acordo com a presente invenção, proporciona-se meios para semontar células solares caracterizados por: deposição de um filme poroso semicondutornanoestruturado para compor a camada fotoativa 3 sobre uma primeira camada finacondutora elétrica 10 para atuar como eletrodo de trabalho; deposição de uma camadacatalítica 6 sobre uma segunda camada fina condutora elétrica 11 para atuar comocontra-eletrodo; união de ambas as lâminas opacas condutoras 10 e 11 através de ummaterial isolante 7; meios para proporcionar microcanais 12 de acesso ao eletrólito 4em toda a configuração "sanduíche" resultante; sensibilização do filme porososemicondutor nanoestruturado com um corante adequado; fixação dos eletrodos noinvólucro externo transparente 13; injeção do eletrólito 4; uma forma de se conectarefetivamente através dos sulcos condutores elétricos 19 e 20 ambos os eletrodos 10 e11 e selagem final do invólucro externo transparente 13 para evitar vazamento doeletrólito 4 e contaminação por gases/vapores atmosféricos.

Breve descrição das figuras:

A figura 1 é um desenho esquemático ilustrando o funcionamento de umacélula solar sensibilizada por corante na configuração "sanduíche" tradicional.

A figura 2 é uma vista em seção transversal de uma célula solar flexívelfabricada pela utilização de uma lâmina metálica 9, que juntamente com a camadafotoativa 3 compõe o eletrodo de trabalho e iluminação 1 pelo contra-eletrodo,consistindo de uma camada catalítica transparente 6 depositada sobre uma camadacondutora transparente flexível 8.

A figura 3 é uma vista em seção transversal de uma célula solar, deacordo com a modalidade da presente invenção, ou seja, na configuração "sanduíche"invertida de modo a se utilizar camadas opacas, rígidas ou flexíveis, na confecção doeletrodo de trabalho e/ou contra-eletrodo.

A figura 4 é uma vista em seção transversal de uma célula solar, deacordo com a modalidade da presente invenção, ou seja, na configuração "sanduíche"invertida de modo a se utilizar camadas finas condutoras elétricas 10 e 11, rígidas ouflexíveis, como componentes do eletrodo de trabalho e contra-eletrodo,respectivamente, contendo camadas finas bloqueadoras.

A figura 5 é uma vista em seção transversal de uma célula solar, deacordo com a modalidade da presente invenção, ou seja, na configuração "sanduíche"invertida de modo a se utilizar camadas isolantes elétricas, opacas, 10 e 11, rígidas ouflexíveis, como componentes do eletrodo de trabalho e contra-eletrodo,respectivamente, sobre as quais são depositadas camadas finas condutoras elétricas.

A figura 6 é uma vista em seção transversal da célula solar completa,contendo o eletrodo de trabalho e contra-eletrodo na configuração "sanduíche"conectados eletricamente ao invólucro externo pelos contatos 23 e 24, de acordo com amodalidade da presente invenção.

A figura 7 ilustra detalhes, de acordo com a modalidade da presenteinvenção, do invólucro externo transparente 13, tais como a tampa 18 e sulcoslongitudinais 19 e 20 de material condutor para contato elétrico.

A figura 8 ilustra detalhes, de acordo com a modalidade da presenteinvenção, da tampa 18 contendo furos 21 e/ou 22 para injeção do meio de transporte decarga 4.

A figura 9 é uma vista em seção transversal de uma célula solar, deacordo com a modalidade da presente invenção, ou seja, na configuração "sanduíche"invertida de modo a se utilizar um fino espaçador isolante 7 sobre o qual sãodepositadas um primeiro filme fino condutor 16 e uma segundo filme fino condutorelétrico 17, como componentes do eletrodo de trabalho e contra-eletrodo, sobre osquais estão a camada fotoativa 3 e camada catalítica 6, respectivamente.índice de figuras:1 - luz;

2 - primeira camada condutora;

3 - camada fotoativa;

4 - meio de transporte de carga;

5 - segunda camada condutora;

6 - camada catalítica;

7 - espaçador isolante elétrico;

8 - camada condutora transparente flexível;

9 - lâmina metálica;

10 - primeira camada fina opaca;

11 - segunda camada fina opaca;

12 - microcanais;

13 - invólucro externo transparente;

14 - Primeira camada fina bloqueadora;

15 - Segunda camada fina bloqueadora;

16 - primeiro filme fino condutor elétrico;

17 - segundo filme fino condutor elétrico;

18 - tampa;

19 - sulco longitudinal de material condutor para contato elétrico (pólo positivo);

20 - sulco longitudinal de material condutor para contato elétrico (pólo negativo);

21 - primeiro furo para retirada de ar da parte interna do invólucro e injeção do eletrólito;

22 - segundo furo para retirada de ar da parte interna do invólucro e injeção do eletrólito;

23 - contato elétrico do contra-eletrodo;

24 - contato elétrico do eletrodo de trabalho.

Claims (61)

1.) "Célula solar compreendendo uma estrutura em camadas para geração deenergia", contendo um eletrodo de trabalho constituído por uma primeira camada epor uma camada fotoativa depositada sobre a primeira camada; um contra-eletrodoconstituído por uma segunda camada e por uma camada catalítica depositada sobrea segunda camada, disposto paralelamente ao eletrodo de trabalho; um espaçadorisolante elétrico separando a primeira camada e a segunda camada; um meio detransporte de carga; microcanais e um invólucro externo transparenteCARACTERIZADA por a dita estrutura em camadas possuir configuração invertidana qual:a) O eletrodo de trabalho é constituído por uma primeira camada opaca e por umacamada fotoativa depositada sobre a primeira camada opaca;b) O contra-eletrodo é constituído por uma segunda camada opaca e por umacamada catalítica depositada sobre a segunda camada opaca;c) A camada fotoativa do eletrodo de trabalho e a camada catalítica do contra-eletrodo estão direcionadas para fora do dispositivo, contrapostas em relação aoespaçador isolante elétrico;d) O meio de transporte de carga atravessar o contra-eletrodo, o eletrodo de trabalhoe o espaçador por meio de microcanais;e) O invólucro externo contém furos para retirada do ar via pressão reduzida e parainjeção do meio de transporte de carga.

2.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual o contra-eletrodo éconstituído por uma segunda camada CARACTERIZADA por ser opaca, sercondutora elétrica ou semicondutora elétrica ou isolante elétrica e por possuirmicrocanais.

3.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual o eletrodo de trabalho éconstituído por uma primeira camada CARACTERIZADA por ser opaca, sercondutora elétrica ou semicondutora elétrica ou isolante elétrica e por possuirmicrocanais.

4.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 2, na qual o contra-eletrodoé constituído por uma segunda camada CARACTERIZADA por possuir microcanais,ser opaca e ser condutora elétrica, rígida ou flexível, apresentar resistividade menorou aproximadamente igual a 10 ohm/D e transmitância aproximadamente menor que 30%, ser feita a partir de uma lâmina de aço inoxidável, alumínio, cobre, zinco,titânio, cobalto, tungstênio, paládio, ouro, platina, ou ligas metálicas envolvendo osmesmos, cuja espessura esteja aproximadamente na faixa entre 50 nm e 200 pm.

5.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 2, na qual o contra-eletrodoé constituído por uma segunda camada CARACTERIZADA por possuir microcanais,ser opaca e ser semicondutora elétrica, rígida ou flexível, feita de materiais queincluem fibras naturais, fibras sintéticas ou a combinação dessas fibras.

6.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 2, na qual o contra-eletrodo é constituído por uma segunda camada CARACTERIZADA por possuirmicrocanais, ser opaca e ser isolante elétrica, rígida ou flexível, feita de materiaisnão restritos que incluem derivados de papel neutro, tais como fenolite, fibrasvulcanizadas, papéis isolantes, fitas e cadarços de vidro, resinas, adesivos, fibrasnaturais ou sintéticas com resinas naturais ou sintéticas, tais como celeron, materialcerâmico refratário, fibras de vidro, resinas naturais ou sintéticas, resinas de curaultravioleta, epóxi, com característica isolante, temperatura de transição vítreaaproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C e resistividade aproximadamente entre 105 a 1022 ohm metro.

7.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 3, na qual oeletrodo de trabalho é constituído por uma primeira camadaCARACTERIZADA por possuir microcanais, ser opaca e ser condutoraelétrica, rígida ou flexível, apresentar resistividade menor ouaproximadamente igual a 10 ohm/o e transmitância aproximadamentemenor que 30%, ser feita a partir de uma lâmina de aço inoxidável, alumínio,cobre, zinco, titânio, cobalto, tungstênio, paládio, ouro, platina, ou ligas metálicasenvolvendo os mesmos, cuja espessura esteja aproximadamente na faixaentre 50 nm e 200 pm.

8.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 3, na qual o eletrodo detrabalho é constituído por uma primeira camada CARACTERIZADA por possuirmicrocanais, ser opaca e ser semicondutora elétrica, rígida ou flexível, feita demateriais que incluem fibras naturais, fibras sintéticas ou a combinação dessasfibras.

9.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 3, na qual o eletrodo detrabalho é constituído por uma primeira camada CARACTERIZADA por possuirmicrocanais, ser rígida ou flexível, ser opaca e ser isolante elétrica, rígida ou flexível,feita de materiais não restritos que incluem derivados de papel neutro, tais comofenolite, fibras vulcanizadas, papéis isolantes, fitas e cadarços de vidro, resinas,adesivos, fibras naturais ou sintéticas com resinas naturais ou sintéticas, tais comoceleron, material cerâmico refratário, fibras de vidro, resinas naturais ou sintéticas,resinas de cura ultravioleta, epóxi, com característica isolante, temperatura detransição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C e resistividadeaproximadamente entre 105 a 1022 ohm metro.

10.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual a camada fotoativa éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, e consistir em um filme porososemicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante e possuir microcanais.

11.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual a camada fotoativa éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível e consistir em um filme porososemicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante e permitir que o meio detransporte de carga atravesse sua estrutura através dos poros de sua estrutura.

12.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual a camada catalítica éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, possuir microcanais e ser feita,preferencialmente de platina (Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro defumo, nanotubos de carbono com paredes simples ou múltiplas, polímeroscondutores, grafite puros ou em combinação dos mesmos, resinas, nãonecessariamente condutoras, como resinas de poliamida, poliolefina, policloreto devinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster, puras ou em combinação dasmesmas.

13.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual a camada catalítica éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível e ser feita, preferencialmente de platina(Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro de fumo, nanotubos de carbonocom paredes simples ou múltiplas, polímeros condutores, grafite puros ou emcombinação dos mesmos, resinas, não necessariamente condutoras, como resinasde poliamida, poliolefina, policloreto de vinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster,puras ou em combinação das mesmas, permitir que o meio de transporte de cargaatravesse sua estrutura através dos poros de sua estrutura.

14.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual o espaçador isolanteelétrico é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir microcanais e serfeito de compostos termoplásticos em geral, resinas naturais ou sintéticas, resinasepóxi, resinas de cura ultravioleta, frita, baseadas em alumino-borossilicatos,contendo ou não chumbo na composição, fluoreto de lítio, composições vítreascontendo borossilicatos, soda-lime, fosfatos, materiais cerâmicos tais como alumina,zircônia, mulita, porcelana, nitreto de silício, nitreto de titânio, nitreto de alumínio,carbeto de silício, carbeto de titânio, carbeto de alumínio, titanatos, gaiatos,aluminatos, diamante, ebonita (borracha), mica, parafina, plásticos, tais como acrílicoe poliésters, celulose, acetato de celulose, resinas epóxi, poliamidas - náilon,poliformaldeído, polipropileno, poliestireno, poliuretanas, policloreto de vinila - PVC,politetraflúoretileno, poliuretanas, silicone ou derivados, polietilenotereftalato,policlorotriflúoretileno, quartz ou preferencialmente derivados de silício, orgânicos ouinorgânicos, tais como silanos, siloxanos, silicatos, silazanos.

15.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1 e 14, na qual o espaçadorisolante elétrico é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir microcanaise ter espessura que esteja aproximadamente na faixa entre 10 nm e 200 pm,temperatura de transição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C eresistividade aproximadamente entre 105 a 1022 Ω metro.

16.) "Célula solar", de acordo com todas as reivindicações anteriores exceto 11 e 13,na qual os microcanais são CARACTERIZADOS por serem compreendidos na faixade tamanho de 5 nm e 200 pm, nos mais diversos formatos, mas não restritos a,circulares, quadrados, retângulos, trapezoidais, hexagonais e triangulares.

17.) "Célula solar", de acordo com todas as reivindicações anteriores exceto 11 e 13,que possui microcanais CARACTERIZADOS por os ditos microcanais estarempresentes no eletrodo de trabalho constituído por uma primeira camada e por umacamada fotoativa depositada sobre a primeira camada; no contra-eletrodoconstituído por uma segunda camada e por uma camada catalítica depositada sobrea segunda camada, disposto paralelamente ao eletrodo de trabalho; no espaçadorisolante elétrico que separa a primeira camada e a segunda camada dispostasparalelamente.

18.) "Célula solar", de acordo com todas as reivindicações anteriores exceto 11 e 13,que possui microcanais CARACTERIZADOS por os ditos microcanais estarempresentes na primeira camada do eletrodo de trabalho; no contra-eletrodoconstituído por uma segunda camada e por uma camada catalítica depositada sobrea segunda camada, disposto paralelamente ao eletrodo de trabalho; no espaçadorisolante elétrico que separa a primeira camada e a segunda camada dispostasparalelamente, de forma que o material da camada fotoativa permita que o meio detransporte de carga atravesse sua estrutura através dos poros de sua estrutura.

19.) "Célula solar", de acordo com todas as reivindicações anteriores exceto 11 e 13,que possui microcanais CARACTERIZADOS por os ditos microcanais estarempresentes na primeira camada do eletrodo de trabalho; na camada fotoativadepositada sobre a primeira camada; na segunda camada do contra-eletrodo; noespaçador isolante elétrico que separa a primeira camada e a segunda camadadispostas paralelamente, de forma que o material da camada catalítica permita que omeio de transporte de carga atravesse sua estrutura através dos poros de suaestrutura.

20.) "Célula solar", de acordo com todas as reivindicações anteriores exceto 11 e 13,que possui microcanais CARACTERIZADOS POR os ditos microcanais estarempresentes na primeira camada do eletrodo de trabalho; na segunda camada docontra-eletrodo; no espaçador isolante elétrico que separa a primeira camada e asegunda camada dispostas paralelamente, de forma que os materiais da camadacatalítica e da camada fotoativa permitam que o meio de transporte de cargaatravesse sua estrutura através dos poros de sua estrutura.

21.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual o invólucro externotransparente é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir furos pararetirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio de transporte de carga,apresentar sulcos condutores para conexão elétrica do arranjo dos materiais opacose sér composto preferencialmente de vidro ou de polímeros não condutores,derivados do PET, PEN, para células solares flexíveis.

22.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 1, na qual o meio de transportede carga é CARACTERIZADO por ser um eletrólito líquido, polimérico, sólido,quase-sólido, gel, líquido iônico.

23.) "Célula solar", compreendendo uma estrutura em camadas para geraçãode energia" contendo uma primeira camada fina, uma primeira camada finabloqueadora; uma camada fotoativa; um espaçador isolante elétrico; umasejgunda camada fina; uma segunda camada fina bloqueadora; uma camadacatalítica; um meio de transporte de carga e um invólucro externo transparenteCARACTERIZADOS por:a) possuir uma primeira camada fina bloqueadora, condutora ou isolante elétrica,transparente ou opaca, depositada sobre a primeira camada fina opaca,preferencialmente condutora elétrica, e uma camada fotoativa, consistindo de umfilme poroso semicondutor nanoestruturado, depositado sobre a primeira camadafina bloqueadora;b) possuir uma segunda camada fina bloqueadora, condutora ou isolante elétrica,transparente ou opaca, depositada sobre a segunda camada fina opaca,preferencialmente conciutora elétrica e uma camada caíaiítica depositada sobre asegunda camada bloqueadora;c) possuir microcanais em todos os seus componentes, exceto o invólucro externo eo meio de transporte de carga.

24.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 23, que possui a primeiracamada fina e a segunda camada fina CARACTERIZADAS por possuíremmicrocanais, serem opacas e serem condutoras elétricas, rígidas ou flexíveis,apresentarem resistividade menor ou aproximadamente igual a 10 ohm/α etransmitância aproximadamente menor que 30%, serem feitas a partir de umalâmina de aço inoxidável, alumínio, cobre, zinco, titânio, cobalto, tungstênio, paládio,ouro, platina, ou ligas metálicas envolvendo os mesmos, cuja espessura estejaaproximadamente na faixa entre 50 nm e 200 μιη.

25.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 23, que possui a primeiracamada fina bloqueadora e a segunda camada fina bloqueadoraCARACTERIZADAS por possuírem microcanais, terem características condutoras,quando os materiais para confeccção das ditas camadas não são restritos e incluemoxido de titânio, óxido de estanho dopado com flúor, óxido de estanho, puro oudopado com índio, óxido de zinco, puro ou dopado preferencialmente, com alumínioou gálio, aluminato de zinco, aluminato de zinco ou qualquer outra fase espinélioadequada para tal fim, carbono, nanotubos de carbono com paredes simples e/oumúltiplas, negro de fumo, grafite, óxido de níquel, óxido de titânio, polímeroscondutores - preferencialmente PEDOT:PSS, ou seja, sulfato de poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato, polianilina, polipirrol, poliacetileno, filmesmetálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio, paládio, ouro, ródio, platina, ou ligasmetálicas derivadas dos mesmos.

26.) "Céiuia soiar", cie acordo com a reivindicação 23, na quai o espaçaaor isoianíeelétrico é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir microcanais e serfeito de compostos termoplásticos em geral, resinas naturais ou sintéticas, resinasepóxi, resinas de cura ultravioleta, frita, baseadas em alumino-borossilicatos,contendo ou não chumbo na composição, fluoreto de lítio, composições vítreascontendo borossilicatos, soda-lime, fosfatos, materiais cerâmicos tais como alumina,zircônia, mulita, porcelana, nitreto de silício, nitreto de titânio, nitreto de alumínio,carbeto de silício, carbeto de titânio, carbeto de alumínio, titanatos, gaiatos,aluminatos, diamante, ebonita - borracha, mica, parafina, plásticos, tais como acrílicoe poliésters, celulose, acetato de celulose, resinas epóxi, poliamidas - náilon,poliformaldeído, polipropileno, poliestireno, poliuretanas, policloreto de vinila - PVC,politetraflúoretileno, poliuretanas, silicone ou derivados, polietilenotereftalato,policlorotriflúoretileno, quartz ou preferencialmente derivados de silício, orgânicos ouinorgânicos, tais como silanos, siloxanos, silicatos, silazanos.

27.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 23 e 26, na qual o espaçadorisolante elétrico é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir microcanaise ter espessura que esteja aproximadamente na faixa entre 10 nm e 200 ym,temperatura de transição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C eresistividade aproximadamente entre 105 a 1022 Ω metro.

28.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 23 a 27, na qual osmicrocanais são CARACTERIZADOS por serem compreendidos na faixade tamanho de 5 nm e 200 μηι, nos mais diversos formatos, mas nãorestritos a, circulares, quadrados, retângulares, trapezoidais, hexagonais etriangulares.

29.) "Céiuia soiar", de acordo com a reivindicação 23, na quai a camadafotoativa é CARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, e consistir em um filmeporoso semicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante e possuirmicrocanais.

30.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 23 e 29, na qual acamada fotoativa é CARACTERIZADA por ser rígida ou flexível e consistirem um filme poroso semicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante epermitir que o meio de transporte de carga atravesse sua estrutura através dosporos de sua estrutura.

31.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 23, na qual a camada catalítica éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, possuir microcanais e ser feita,preferencialmente de platina (Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro defumo, nanotubos de carbono com paredes simples ou múltiplas, polímeroscondutores, grafite puros ou em combinação dos mesmos, resinas, nãonecessariamente condutoras, como resinas de poliamida, poliolefina, policloreto devinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster, puras ou em combinação dasmesmas.

32.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 23 e 31, na qual a camadacatalítica é CARACTERIZADA por ser rígida ou flexível e ser feita,preferencialmente de platina (Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro defumo, nanotubos de carbono com paredes simples ou múltiplas, polímeroscondutores, grafite puros ou em combinação dos mesmos, resinas, nãonecessariamente condutoras, como resinas de poliamida, poliolefina, policloreto devinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster, puras ou em combinação dasmesmas, permitir que o meio de transporte de carga atravesse sua estrutura atravésdos poros de sua estrutura.

33.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 23, na qual o meio e transportede carga é CARACTERIZADO por ser um eletrólito líquido, polimérico, sólido,quase-sólido, gel, líquido iônico.

34.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 23, na qual o invólucro externotransparente é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir furos pararetirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio de transporte de carga,apresentar sulcos condutores para conexão elétrica do arranjo dos materiais opacose ser composto preferencialmente de vidro ou de polímeros não condutores,derivados do PET, PEN, para células solares flexíveis.

35.) "Célula solar", compreendendo uma estrutura em camadas para geração deenergia" contendo uma primeira camada fina; um primeiro filme fino; uma camadafotoativa; um espaçador isolante elétrico; uma segunda camada fina; segundo filmefino; uma camada catalítica; microcanais; um meio de transporte de carga e uminvólucro transparente externo CARACTERIZADOS por:a) O primeiro filme fino ser condutor elétrico e estar depositado sobre a primeiracamada fina, que é opaca e contém microcanais, isolante elétrica, rígida ou flexível;a camada fotoativa consistindo de um filme poroso semicondutor nanoestruturadodepositada sobre o primeiro filme fino condutor elétrico;b) O segundo filme fino ser condutor elétrico e estar depositado sobre a segundacamada fina, que é opaca e contém microcanais, isolante elétrica, rígida ou flexível;a camada catalítica estar depositada sobre o segundo filme fino condutorelétrico.

36.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, que possui a primeiracamada fina e a segunda camada fina CARACTERIZADAS por possuíremmicrocanais, serem opacas e serem isolantes elétricas, rígidas ou flexíveis, feitasde materiais não restritos que incluem derivados de papel neutro, tais como fenolite,fibras vulcanizadas, papéis isolantes, fitas e cadarços de vidro, resinas, adesivos,fibras naturais ou sintéticas com resinas naturais ou sintéticas, tais como celeron,material cerâmico refratário, fibras de vidro, resinas naturais ou sintéticas, resinas decura ultravioleta, epóxi, com característica isolante, temperatura de transição vítreaaproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C e resistividade aproximadamente entre 105 a 1022 ohm metro.

37.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual o primeiro filme fino eo segundo filme fino são CARACTERIZADOS por serem condutores elétricos,opacos ou transparentes, com espessura entre 5 e 200 nm.

38.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 35 e 37, na qual o primeirofilme fino e o segundo filme fino são CARACTERIZADOS por conterem microcanais,serem feitos por materiais transparentes ou opacos, condutores de eletricidade, taiscomo oxido de estanho dopado com flúor, óxido de estanho dopado com índio, óxidode zinco, puro ou dopado, preferencialmente com alumínio ou gálio, aluminato dezinco, aluminato de gálio ou qualquer outra fase espinélio adequada para tal fim,carbono, nanotubos de carbono com paredes simples e/ou múltiplas, negro de fumo,grafite, óxido de níquel, óxido de titânio, polímeros condutores, preferencialmentePEDOT:PSS, ou seja, sulfato de poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato,polianilina, polipirrol, poliacetileno, filmes metálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio,paládio, ouro, ródio, platina, ou ligas metálicas derivadas dos mesmos.

39.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual o espaçador isolanteelétrico é CARACTERIZADO por possuir microcanais, ser rígido ou flexível, e serfeito de compostos termoplásticos em geral, resinas naturais ou sintéticas,resinas epóxi, resinas de cura ultravioleta, frita, baseadas em alumino-borossilicatos, contendo ou não chumbo na composição, fluoreto de lítio,composições vítreas contendo borossilicatos, soda-lime, fosfatos, materiaiscerâmicos tais como alumina, zircônia, mulita, porcelana, nitreto de silício, nitretode titânio, nitreto de alumínio, carbeto de silício, carbeto de titânio, carbeto dealumínio, titanatos, gaiatos, aluminatos, diamante, ebonita - borracha, mica, parafina,plásticos, tais como acrílico e poliésters, celulose, acetato de celulose, resinasepóxi, poliamidas - náilon, poliformaldeído, polipropileno, poliestireno, poliuretanas,policloreto de vinila - PVC1 politetraflúoretileno, poliuretanas, silicone ou derivados,polietilenotereftalato, policlorotriflúoretileno, quartz ou preferencialmentederivados de silício, orgânicos ou inorgânicos, tais como silanos, siloxanos,silicatos, silazanos.

40.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 35 e 39, na qual o espaçadorisolante elétrico é CARACTERIZADO por possuir microcanais, ser rígido ou flexível,e ter espessura que esteja aproximadamente na faixa entre 10 nm e 200 μιτι,temperatura de transição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C eresistividade aproximadamente entre 105 a 1022 Ω metro.

41.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual a camadafotoativa é CARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, e consistirem um filme poroso semicondutor nanoestruturado sensibilizado porcorante.

42.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual a camada catalítica éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível e ser feita, preferencialmente de platina(Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro de fumo, nanotubos de carbonocom paredes simples ou múltiplas, polímeros condutores, grafite puros ou emcombinação dos mesmos, resinas, não necessariamente condutoras, como resinasde poliamida, poliolefina, policloreto de vinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster,putas ou em combinação das mesmas.

43.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 35 e 36, na qual osmicrocanais são CARACTERIZADOS por serem compreendidos na faixa detamanho de 5 nm e 200 μιτι, nos mais diversos formatos, mas não restritos a,circulares, quadrados, retângulares, trapezoidais, hexagonais e triangulares.

44.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual o meio de transportede carga é CARACTERIZADO por ser um eletrólito líquido, polimérico, sólido,quase-sólido, gel, líquido iônico.

45.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 35, na qual o invólucro externotransparente é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir furos pararetirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio de transporte de carga,apresentar sulcos condutores para conexão elétrica do arranjo dos materiais opacose ser composto preferencialmente de vidro ou de polímeros não condutores,derivados do PET, PEN, para células solares flexíveis.

46.) "Célula solar", compreendendo uma estrutura em camadas para geração deenergia" que possui um primeiro filme fino; um espaçador isolante elétrico; umacamada fotoativa; um segundo filme fino; uma camada catalítica; microcanais; ummeio de transporte de carga e um invólucro externo transparenteCARACTERIZADOS por:a) O primeiro filme fino ser condutor elétrico e ser depositado sobre um espaçadorisolante elétrico; a camada fotoativa ser depositada sobre o filme fino condutorelétrico;b) O segundo filme fino ser condutor elétrico e ser depositado sobre um espaçadorisolante elétrico; a camada catalítica ser depositada sobre o segundo filme finocondutor;c) Possuir microcanais em todos os seus componentes, exceto o invólucro externo eo meio de transporte de carga.

47.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 46, na qual o primeiro filme fino eo segundo filme fino são CARACTERIZADOS por serem condutores elétricos,opacos ou transparentes, com espessura entre 5 e 200 nm.

48.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 46 e 47, na qual o primeirofilme fino e o segundo filme fino são CARACTERIZADOS por conterem microcanais,serem feitos por materiais transparentes ou opacos, condutores de eletricidade, taiscomo oxido de estanho dopado com flúor, óxido de estanho dopado com índio, oxidode zinco, puro ou dopado, preferencialmente com alumínio ou gálio, aluminato dezinco, aluminato de gálio ou qualquer outra fase espinélio adequada para tal fim,carbono, nanotubos de carbono com paredes simples e/ou múltiplas, negro de fumo,grafite, óxido de níquel, óxido de titânio, polímeros condutores, preferencialmentePEDOT:PSS, ou seja, sulfato de poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/poli-estirenosulfonato,polianilina, polipirrol, poliacetileno, filmes metálicos de alumínio, cobre, zinco, titânio,paládio, ouro, ródio, platina, ou ligas metálicas derivadas dos mesmos.

49.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 46, na qual o espaçador isolanteelétrico é CARACTERIZADO por possuir microcanais, ser rígido ou flexível, ser feitode compostos termoplásticos em geral, resinas naturais ou sintéticas, resinas epóxi,resinas de cura ultravioleta, frita, baseadas em alumino-borossilicatos, contendo ounão chumbo na composição, fluoreto de lítio, composições vítreas contendoborossilicatos, soda-lime, fosfatos, materiais cerâmicos tais como alumina, zircônia,mulita, porcelana, nitreto de silício, nitreto de titânio, nitreto de alumínio, carbeto desilício, carbeto de titânio, carbeto de alumínio, titanatos, gaiatos, aluminatos,diamante, ebonita - borracha, mica, parafina, plásticos, tais como acrílico e poliésters,celulose, acetato de celulose, resinas epóxi, poliamidas - náilon, poliformaldeído,polipropileno, poliestireno, poliuretanas, policloreto de vinila - PVC,politetraflúoretileno, poliuretanas, silicone ou derivados, polietilenotereftalato,policlorotriflúoretileno, quartz ou preferencialmente derivados de silício, orgânicos ouinorgânicos, tais como silanos, siloxanos, silicatos, silazanos.

50.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 46 e 49, na qual o espaçadorisolante elétrico é CARACTERIZADO por possuir microcanais, ser rígido ou flexível,ter espessura que esteja aproximadamente na faixa entre 10 nm e 200 pm,temperatura de transição vítrea aproximadamente entre 20 0C e 1.000 0C eresistividade aproximadamente entre 105 a 1022 Ω metro.

51.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 46, na qual a camadafotoativa é CARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, e consistir em umfilme poroso semicondutor nanoestruturado sensibilizado por corante epossuir microcanais.

52.) "Célula solar", dê acordo com a reivindicação 46, na qual a camada catalítica éCARACTERIZADA por ser rígida ou flexível, possuir microcanais e ser feita,preferencialmente de platina (Pt), ouro, ródio, cobre, cromo, tungstênio, negro defumo, nanotubos de carbono com paredes simples ou múltiplas, polímeroscondutores, grafite puros ou em combinação dos mesmos, resinas, nãonecessariamente condutoras, como resinas de poliamida, poliolefina, policloreto devinila, epóxi, fenólicas, poliuretano e poliéster, puras ou em combinação dasmesmas.

53.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 46 a 52, na qual osmicrocanais são CARACTERIZADOS por serem compreendidos na faixa detamanho de 5 nm e 200 μιη, nos mais diversos formatos, mas não restritos a,circulares, quadrados, retângulares, trapezoidais, hexagonais e triangulares.

54.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 46, na qual o meio e transportede carga é CARACTERIZADO por ser um eletrólito líquido, polimérico, sólido,quase-sólido, gel, líquido iônico.

55.) "Célula solar", de acordo com a reivindicação 46, na qual o invólucro externotransparente é CARACTERIZADO por ser rígido ou flexível, possuir furos pararetirada do ar via pressão reduzida e para injeção do meio de transporte de carga,apresentar sulcos condutores para conexão elétrica do arranjo dos materiais opacose ser composto preferencialmente de vidro ou de polímeros não condutores,derivados do PET, PEN, para células solares flexíveis.

56.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35 e 46 e todas asreivindicações dependentes destas, CARACTERIZADA por ser interligada em sérieou em paralelo, seja compondo um módulo ou painel solar.

57.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35 e 46 e todas asreivindicações dependentes destas CARACTERIZADA por ser refrigerada a água.

58.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35 e 46 e todas asreivindicações dependentes destas CARACTERIZADA por apresentar propriedadesde baterias recarregáveis, funcionando como um capacitor.

59.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35 e 46 e todas asreivindicações dependentes destas CARACTERIZADA por apresentar propriedadesde sensores de iluminação de qualquer natureza.

60.) "Célula solar", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35 e 46 e todas asreivindicações dependentes destas CARACTERIZADA por ser flexível e poderassumir conformações não planas, de forma a se adequar à forma e funcionalidadedos dispositivos em que for acoplada.

61.) "Processo para obtenção de Célula solar compreendendo uma estruturaem camadas para geração de energia", de acordo com as reivindicações 1, 23, 35e 46 e todas as reivindicações dependentes destas, CARACTERIZADO por ser dotipo rolo a rolo.