Publicado em: 13 de março de 2025 / Atualizado em: 13 de março de 2025 – Autor: Konrad Wolfenstein
Novas células solares de alta performance (perovskita) devem acelerar a transição energética do Japão – Estratégia solar do Japão com a Sekisui Chemical – Imagem: Xpert.Digital
Tecnologia energética do futuro: o avanço do Japão com células de perovskita
Energia solar avançada: o caminho do Japão para a transição energética
O Japão está dando passos significativos na tecnologia de energia solar com o desenvolvimento de células solares de perovskita (PSCs), que têm o potencial de transformar fundamentalmente o panorama energético do país. Espera-se que essa tecnologia inovadora não só apoie as ambiciosas metas climáticas do Japão, como também reduza sua dependência de combustíveis fósseis e energia nuclear. Com suas propriedades flexíveis, leves e altamente eficientes, essas supercélulas solares poderiam atingir uma capacidade de geração de eletricidade equivalente a 20 reatores nucleares até 2040, contribuindo, assim, de forma crucial para a transição energética do Japão.
A revolucionária tecnologia perovskita
As células solares de perovskita diferem fundamentalmente das células solares convencionais e prometem revolucionar a forma como a energia solar é aproveitada. Ao contrário dos painéis solares tradicionais à base de silício, as células solares de perovskita caracterizam-se pela sua elevada adaptabilidade, baixo peso e flexibilidade de fabrico. Estas propriedades tornam-nas particularmente valiosas para o Japão, um país densamente povoado, onde os painéis solares convencionais são muitas vezes inviáveis devido ao espaço limitado disponível.
A versatilidade das células solares de perovskita abre possibilidades de aplicação totalmente novas. Graças ao seu design semitransparente e leve, elas podem ser instaladas em paredes e janelas de edifícios, em tetos de carros e em postes de iluminação pública, permitindo que essas superfícies sejam utilizadas para a geração de energia. Essa flexibilidade é particularmente importante em cidades com espaço limitado, onde maximizar a produção de energia sem a necessidade de terrenos adicionais é crucial.
Em termos de eficiência, as células solares de perovskita têm apresentado avanços impressionantes. Com uma eficiência de 26,1%, elas agora se equiparam aos painéis tradicionais de silício monocristalino, e esse número continua a aumentar, enquanto a tecnologia do silício parece ter atingido seus limites. A possibilidade de usar células solares de perovskita em combinação com painéis de silício é particularmente promissora, pois atualmente permite que a eficiência ultrapasse 35%. Além disso, a flexibilidade das células solares de perovskita possibilita o desenvolvimento de sistemas híbridos que combinam energia eólica e solar, o que pode melhorar ainda mais a eficiência das energias renováveis.
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A vantagem estratégica do Japão através da produção de iodo
Um fator crucial que fortalece a posição do Japão no desenvolvimento de células solares de perovskita é seu papel como o segundo maior produtor mundial de iodo. O iodo é um componente essencial na produção dessas células. Essa vantagem em recursos naturais permite ao Japão estabelecer uma cadeia de suprimentos independente e oferece oportunidades promissoras de desenvolvimento para sua indústria nacional. Ao utilizar esse recurso natural, o Japão poderia criar uma cadeia de produção amplamente autossuficiente para fabricar as enormes quantidades de células solares de perovskita necessárias.
Plano ambicioso de energia solar do Japão
O governo japonês revelou um plano ambicioso para a utilização da tecnologia perovskita. O país pretende instalar 20 gigawatts de capacidade solar até o ano fiscal de 2040, o equivalente à produção de aproximadamente 20 reatores nucleares. Com essa capacidade, o Japão poderia não apenas desativar seus reatores nucleares em operação, como também evitar a construção de novas usinas nucleares para atender às futuras necessidades energéticas, à medida que as usinas movidas a combustíveis fósseis forem sendo desativadas.
Esta iniciativa faz parte de um plano energético mais amplo. Em 13 de março de 2025, o governo japonês finalizou uma minuta de uma política energética fundamental com o objetivo de aumentar a participação de energias renováveis na matriz elétrica para até 50% até 2040, visando atender à crescente demanda por eletricidade. O Japão já havia atualizado seu plano energético em outubro de 2021, com as energias renováveis emergindo como as principais beneficiárias. O sexto “Plano Estratégico de Energia” estabelece, pela primeira vez, a meta de consolidar a energia solar, eólica e hidrelétrica, bem como a biomassa, como as principais fontes de geração de energia no Japão a partir de 2030, com uma participação planejada de 36% a 38% na matriz energética.
O papel fundamental da Sekisui Chemical
Um dos principais atores na implementação da estratégia solar do Japão é a Sekisui Chemical. Com o apoio do Banco de Desenvolvimento do Japão (DBJ), a Sekisui criou uma nova empresa no início de 2025 para desenvolver, fabricar e vender células solares de perovskita sob licença. O custo total do projeto é estimado em mais de 310 bilhões de ienes (1,97 bilhão de dólares), com metade do financiamento proveniente de subsídios governamentais.
A Sekisui planeja uma estratégia de investimento faseada, começando com 90 bilhões de ienes para a construção de uma linha de produção de 100 megawatts até 2027, seguida por uma linha de produção de classe gigawatt até 2030. Para este projeto, a empresa comprará e utilizará equipamentos da fábrica da Sharp em Sakai, no oeste do Japão. O objetivo é atingir uma capacidade de produção de 1 gigawatt por ano para células inovadoras, principalmente células solares de perovskita, até o ano fiscal de 2030.
A empresa já definiu áreas de aplicação claras para sua tecnologia: “Queremos aproveitar as propriedades de leveza e flexibilidade do sistema para promover seu uso, especialmente no setor público, por exemplo, em ginásios esportivos que servem como centros de evacuação em caso de desastres”, afirmou a empresa. A longo prazo, a Sekisui planeja expandir seus negócios reduzindo custos por meio da produção em massa, ao mesmo tempo em que impulsiona a demanda, com foco em coberturas e paredes externas de fábricas e armazéns no setor privado.
Planos de investimento e produção
A Sekisui Chemical planeja estabelecer uma capacidade de produção de 1 gigawatt por ano para células solares de perovskita até 2030. A empresa investirá um total de aproximadamente US$ 2 bilhões neste projeto, com o governo japonês cobrindo metade dos custos.
O primeiro passo é a construção de uma linha de produção com capacidade de 100 megawatts por ano, entre 2025 e 2027. Para isso, a Sekisui Chemical está investindo 90 bilhões de ienes (aproximadamente 570 milhões de dólares americanos) e utilizando partes de uma antiga fábrica da Sharp em Osaka.
Apoio e parcerias governamentais
O governo japonês apoia ativamente o projeto:
- O Ministério de Assuntos Econômicos concedeu à Sekisui Chemical uma subvenção no âmbito do programa para expandir as cadeias de suprimentos para a transformação verde.
- O Banco de Desenvolvimento do Japão (DBJ), estatal, detém uma participação de 14% na recém-fundada empresa Sekisui Solar Film, que irá instalar a unidade de produção.
Tecnologia e aplicações
A Sekisui Chemical é especializada na fabricação contínua de células solares de perovskita finas e flexíveis. As propriedades atuais das células são:
- Eficiência: 15%
- Validade: 10 anos
- Largura do rolo: 30 centímetros
As metas futuras incluem uma eficiência de 20% e uma vida útil de 20 anos. As células solares leves e flexíveis serão inicialmente instaladas nos telhados de edifícios públicos, como ginásios. Posteriormente, está prevista a aplicação em telhados e paredes de fábricas e armazéns.
Objetivos de longo prazo
O governo japonês almeja que novos tipos de células solares contribuam com aproximadamente 20 gigawatts de geração de energia até 2040. A Sekisui Chemical planeja desempenhar um papel fundamental para alcançar essa meta governamental de estabelecer uma produção em escala de gigawatts até 2030.
Avanço nas células solares de perovskita: mais baratas e com maior durabilidade do que nunca
Apesar do seu enorme potencial, as células solares de perovskita ainda enfrentam vários obstáculos. A sua vida útil significativamente limitada em comparação com o silício e os seus elevados custos iniciais são dois dos maiores desafios para as células solares de perovskita. No entanto, a tecnologia está em constante aprimoramento e os pesquisadores estão trabalhando em soluções como tecnologias de passivação aperfeiçoadas e combinações de materiais mais estáveis.
Um avanço notável foi alcançado em 2024, quando um fabricante chinês apresentou as primeiras células de perovskita comerciais projetadas para operar por 12 anos sem qualquer perda de desempenho, com o fabricante oferecendo uma garantia de dez anos. Ao longo de um período de 25 anos, espera-se que a degradação do desempenho seja linear, em vez de repentina, melhorando assim a previsibilidade.
Uma tendência positiva também está surgindo em relação aos custos. As previsões indicam que os custos no Japão cairão dos atuais 20 ienes (aproximadamente 12 centavos de euro) para 10 ienes (aproximadamente seis centavos de euro) por watt até 2040. Essa redução de custos aumentará ainda mais a competitividade da tecnologia e promoverá sua adoção em larga escala.
Na Alemanha, o físico Felix Lang descobriu uma propriedade notável dos semicondutores de perovskita: sua capacidade de autorreparação. Essa descoberta pode estender significativamente a vida útil das células solares de perovskita e contribuir para o aprimoramento de células solares e equipamentos de raios X, com aplicações tanto na Terra quanto no espaço.
Renascimento Solar do Japão
O Japão já foi líder mundial na produção de painéis solares, mas sua participação de mercado caiu para menos de 1% devido à concorrência de fabricantes chineses. Com a tecnologia PSC, o Japão pretende recuperar uma posição mais forte no mercado global. Isso remete ao período posterior à crise do petróleo de 1973, quando os setores público e privado japoneses colaboraram em pesquisa e desenvolvimento de energias renováveis, e sua participação no mercado global de painéis solares ultrapassou temporariamente os 50%, antes de ser superada por empresas chinesas com preços mais baixos.
Desde o desastre nuclear no Japão, em março de 2011, o setor de energia solar do país se desenvolveu rapidamente. Hoje, a geração de energia solar contribui com quase 10% da produção total de energia, em comparação com apenas 1,9% em 2014. O plano energético atual visa aumentar essa participação para entre 36% e 38% até 2030, com a tecnologia da cadeia de suprimento de energia (PSC) desempenhando um papel fundamental para superar esses números até 2040.
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Diversificação das energias renováveis no Japão
Embora as células solares de perovskita sejam um foco da estratégia energética do Japão, o país também está investindo em outras fontes de energia renováveis para diversificar sua matriz energética e aumentar a segurança energética. O Japão almeja se tornar uma sociedade do hidrogênio e implementa uma estratégia para o hidrogênio desde 2017, que também apoia sua meta de descarbonização até 2050. O governo japonês planeja investir cerca de 15 trilhões de ienes (aproximadamente US$ 107 bilhões) na cadeia de valor do hidrogênio ao longo de um período de 15 anos.
Além disso, o Ministro do Meio Ambiente, Shinjiro Koizumi, anunciou que o ministério assumirá a liderança na aceleração do desenvolvimento da energia geotérmica. O Ministro da Reforma Administrativa, Taro Kono, anunciou a meta de dobrar o número de usinas geotérmicas do Japão até 2030. Tarifas de incentivo favoráveis e a promoção de energias renováveis devem levar a um aumento no número de projetos geotérmicos.
Além disso, o Japão está explorando a energia de fusão como uma fonte de energia a longo prazo. O país está cooperando com a UE e os EUA para acelerar o desenvolvimento da energia de fusão, com o investimento privado e a colaboração desempenhando um papel fundamental. No final de março de 2024, 21 empresas fundaram o Conselho Japonês de Energia de Fusão – J-Fusion, para abreviar – com o objetivo de promover conjuntamente a tecnologia e os padrões.
Implicações para a transição energética global
O enorme investimento do Japão em células solares de perovskita pode ter implicações de longo alcance para o cenário energético global. Se a tecnologia for implementada com sucesso em escala industrial, poderá servir de modelo para outros países, principalmente nações densamente povoadas com espaço limitado para usinas solares tradicionais.
O governo japonês está confiante de que seus investimentos em células solares de perovskita serão bem-sucedidos. Após abastecer o mercado interno, o Japão planeja exportar essa tecnologia inovadora para outros países, o que poderá contribuir para a transição energética global e fortalecer a posição do Japão como líder tecnológico.
O desenvolvimento de células solares de perovskita também faz parte de uma estratégia japonesa mais ampla para recuperar sua liderança tecnológica em diversos setores. Além das energias renováveis, o Japão também está investindo fortemente em outras tecnologias do futuro, como veículos definidos por software (SDVs), com o objetivo de alcançar uma participação de 30% no mercado global até 2030.
Um avanço na energia solar para o futuro energético do Japão
O investimento do Japão em células solares de perovskita representa um passo crucial na transformação do seu panorama energético. Os planos ambiciosos de instalar uma capacidade equivalente a 20 reatores nucleares até 2040 demonstram a confiança do país nesta tecnologia inovadora e na sua contribuição para a transição energética.
A tecnologia perovskita oferece vantagens únicas devido à sua flexibilidade, leveza e eficiência, especialmente para um país densamente povoado como o Japão. Embora ainda existam desafios relacionados à durabilidade e ao custo, o progresso contínuo em pesquisa e desenvolvimento demonstra que esses obstáculos são superáveis. A estratégia de implementação faseada, que visa a produção de gigawatts até 2030, estabelece as bases para metas ambiciosas de longo prazo.
A adoção generalizada de células solares de perovskita não só poderá ajudar o Japão a atingir suas metas climáticas e reduzir sua dependência de combustíveis fósseis e energia nuclear, como também a restaurar sua posição como um dos principais fornecedores de tecnologia solar. O uso estratégico da produção nacional de iodo e o substancial investimento governamental reforçam a determinação do Japão em obter sucesso com essa tecnologia promissora.
Com essa abordagem abrangente, que engloba tanto a inovação tecnológica quanto a estratégia econômica, o Japão se posiciona como pioneiro na transição energética global e demonstra um caminho promissor para a produção de energia sustentável no futuro. O sucesso desse plano poderá ser de grande importância não apenas para o Japão, mas também para o esforço global em prol de um futuro energético sustentável.
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