A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Maricene Crus

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

Vocês devem ter notado que estou usando dois pés de sapatos diferentes.

It probably looks funny --

Parece estranho...

it definitely feels funny --

Sem dúvida, é estranho...

but I wanted to make a point.

Mas isso foi de propósito.

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

Vamos dizer que o pé esquerdo corresponda a uma pegada sustentável,

meaning we humans consume less natural resources

ou seja, que nós humanos consumimos menos recursos naturais

than our planet can regenerate,

do que nosso planeta consegue regenerar,

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

e emitimos menos dióxido de carbono que florestas e oceanos conseguem reabsorver.

That's a stable and healthy condition.

É uma situação estável e saudável.

Today's situation is more like my other shoe.

A situação atual se assemelha mais ao outro pé de sapato.

It's way oversized.

É grande demais para o pé.

At the second of August in 2017,

No dia 2 de agosto de 2017,

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

já havíamos consumido todos os recursos que o planeta consegue regenerar este ano.

This is like spending all your money until the 18th of a month

É como gastar todo o seu dinheiro até o dia 18 do mês,

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

e depois precisar de um empréstimo bancário pra cobrir o restante.

For sure, you can do this for some months in a row,

Sem dúvida dá pra fazer isso durante alguns meses,

but if you don't change your behavior,

mas, se seu comportamento não mudar,

sooner or later, you will run into big problems.

mais cedo ou mais tarde você vai ter sérios problemas.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

Todos conhecemos os efeitos devastadores dessa exploração excessiva:

global warming,

aquecimento global,

rising of the sea levels,

aumento do nível do mar,

melting of the glaciers and polar ice,

derretimento das calotas e do gelo polar,

increasingly extreme climate patterns and more.

padrões climáticos cada vez mais extremos, e por aí vai.

The enormity of this problem really frustrates me.

A imensidão desse problema me deixa realmente frustrada.

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

E o que me frustra ainda mais é saber que a solução existe,

but we keep doing things like we always did.

mas continuamos com as mesmas práticas de sempre.

Today I want to share with you

Hoje quero compartilhar como uma nova tecnologia solar

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

pode contribuir para um futuro sustentável para as construções.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

Edifícios consomem cerca de 40% do total da nossa demanda energética.

so tackling this consumption

Resolver esse consumo reduziria significativamente

would significantly reduce our climate emissions.

nossas emissões climáticas.

A building designed along sustainable principles

Um edifício projetado com princípios sustentáveis

can produce all the power it needs by itself.

pode produzir toda a energia de que precisa sozinho.

To achieve this,

Para tanto,

you first have to reduce the consumption as much as possible,

precisamos primeiro reduzir o consumo ao máximo,

by using well-insulated walls or windows, for instance.

utilizando, por exemplo, paredes ou janelas bem isoladas.

These technologies are commercially available.

Essas tecnologias já estão disponíveis no mercado.

Then you need energy for warm water and heating.

Depois, é preciso energia para aquecer a água e o ambiente.

You can get this in a renewable way from the sun

É possível obter isso do Sol, de forma sustentável,

through solar-thermal installations

usando instalações termossolares,

or from the ground and air, with heat pumps.

ou do chão ou do ar, com bombas térmicas.

All of these technologies are available.

Todas essas tecnologias estão disponíveis.

Then you are left with the need for electricity.

Depois, vem a necessidade de energia elétrica.

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

Em princípio, há diversas formas de se obter eletricidade sustentável,

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

mas quantos edifícios vocês conhecem com um cata-vento no telhado

or a water power plant in the garden?

ou uma usina hidrelétrica no jardim?

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

Provavelmente não muitos, porque em geral isso não é viável.

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

Mas o Sol fornece energia abundante às nossas fachadas e telhados.

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

O potencial para coletar essa energia na superfície dos edifícios é enorme.

Let's take Europe as an example.

Tomemos a Europa como exemplo.

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

Se fossem utilizadas todas as áreas orientadas adequadamente para o Sol,

and they're not overly shaded,

e que não sejam sombreadas demais,

the power generated by photovoltaics

a energia gerada por fotovoltaicas

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

corresponderia a cerca de 30% da nossa demanda total de energia.

But today's photovoltaics have some issues.

Mas as fotovoltaicas de hoje apresentam alguns problemas.

They do offer a good cost-performance ratio,

Elas até possuem um bom custo-benefício,

but they aren't really flexible in terms of their design,

mas não são muito flexíveis em termos de design,

and this makes aesthetics a challenge.

o que faz da estética um desafio.

People often imagine pictures like this

Geralmente as pessoas imaginam isso

when thinking about solar cells on buildings.

quando pensam em células solares em construções.

This may work for solar farms,

Talvez funcione para fazendas solares,

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

mas, quando se trata de edifícios, de ruas, de arquitetura,

aesthetics does matter.

a estética é importante.

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

É por isso que hoje em dia não vemos muitas células solares nas construções.

They just don't match.

Elas não combinam.

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

Nossa equipe está trabalhando numa tecnologia totalmente diferente,

which is called organic photovoltaics or OPV.

chamada fotovoltaicas orgânicas, ou OPV.

The term organic describes

A palavra "orgânicas" significa

that the material used for light absorption and charge transport

que o material utilizado para a absorção da luz e transporte de cargas elétricas

are mainly based on the element carbon,

tem como base principalmente o carbono, em vez de metais.

and not on metals.

We utilize the mixture of a polymer

Utilizamos a mistura de um polímero

which is set up by different repeating units,

feito de diferentes unidades repetidas,

like the pearls in a pearl chain,

como as pérolas num colar,

and a small molecule which has the shape of a football

e uma pequena molécula com a forma de uma bola de futebol,

and is called fullerene.

chamada fulereno.

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

Esses dois componentes são misturados e dissolvidos para formarem uma tinta.

And like ink,

E, como a tinta,

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

eles podem ser impressos com técnicas simples como revestimento por "slot-die"

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

num processo contínuo "roll-to-roll" em substratos flexíveis.

The resulting thin layer is the active layer,

A fina camada resultante é a camada ativa,

absorbing the energy of the sun.

que absorve a energia do Sol.

This active layer is extremely effective.

Essa camada ativa é extremamente efetiva.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

É necessária uma camada de apenas 0.2 micrômetros de espessura

to absorb the energy of the sun.

para absorver a energia solar.

This is 100 times thinner than a human hair.

Isso é 100 vezes mais fino do que um fio de cabelo humano.

To give you another example,

Para dar outro exemplo,

take one kilogram of the basic polymer

peguem um quilo do polímero básico

and use it to formulate the active ink.

e usem-no para elaborar a tinta ativa.

With this amount of ink,

Com essa quantidade de tinta,

you can print a solar cell the size of a complete football field.

podemos imprimir uma célula solar do tamanho de um campo de futebol.

So OPV is extremely material efficient,

Assim, o OPV é um material extremamente eficiente,

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

o qual considero crucial quando se fala em sustentabilidade.

After the printing process,

Depois do processo de impressão,

you can have a solar module which could look like this ...

podemos obter um módulo solar que pode ser como este aqui.

It looks a bit like a plastic foil

Parece um pouco um filme plástico,

and actually has many of its features.

e de fato possui muitas de suas características.

It's lightweight ...

É leve...

it's bendable ...

É flexível...

and it's semi-transparent.

e é semitransparente.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

Mas ele pode coletar a energia do Sol em ambiente externo, e desta luz interna,

and also of this indoor light,

as you can see with this small, illuminated LED.

como podem ver neste pequeno LED iluminado.

You can use it in its plastic form

Podemos usá-lo em sua forma plástica

and take advantage of its low weight and its bendability.

e explorar sua leveza e sua flexibilidade.

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

O primeiro é importante em construções em regiões mais quentes.

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

Ali, os telhados não são feitos para aguentar peso extra.

They aren't designed for snow in winter, for instance,

Não são projetados, por exemplo, para aguentar a neve,

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

assim, células solares pesadas de silicone não podem ser usadas para coletar luz,

but these lightweight solar foils are very well suited.

mas esses filmes solares leves são muito bem adequados.

The bendability is important

A flexibilidade é importante

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

quando se conjuga a célula solar com estruturas arquitetônicas de membrana.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

Imaginem as conchas da Ópera de Sydney como uma central de energia.

Alternatively, you can combine the solar foils

Além disso, podemos combinar os filmes solares

with conventional construction materials like glass.

com materiais de construção convencionais, como o vidro.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

Muitas fachadas de vidro contêm uma película

to create laminated safety glass.

para criar vidro de segurança laminado.

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

Adicionar um segundo filme no processo de produção não é problema,

but then the facade element contains the solar cell

mas, nesse caso, a fachada incorpora a célula solar

and can produce electricity.

e pode produzir eletricidade.

Besides looking nice,

Além de ficar bonito,

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

essas células solares integradas trazem mais dois benefícios importantes.

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

Vocês se lembram da célula solar que mostrei no telhado?

In this case, we install the roof first,

Naquele caso, instala-se primeiro o telhado

and as a second layer, the solar cell.

e, numa segunda camada, a célula solar.

This is adding on the installation costs.

Isso aumenta o custo da instalação.

In the case of integrated solar cells,

No caso das células solares integradas,

at the site of construction, only one element is installed,

no momento da construção apenas um elemento é instalado,

being at the same time the envelope of the building

que é, ao mesmo tempo, o revestimento do edifício

and the solar cell.

e a célula solar.

Besides saving on the installation costs,

Além de economizar nos custos da instalação,

this also saves resources,

isso também economiza recursos,

because the two functions are combined into one element.

porque as duas funções se combinam num só elemento.

Earlier, I've talked about optics.

Mais cedo, falei sobre ótica.

I really like this solar panel --

Gosto demais deste painel solar...

maybe you have different taste or different design needs ...

talvez vocês tenham um gosto ou demandas de design diferentes...

No problem.

Tudo bem.

With the printing process,

Com o processo de impressão,

the solar cell can change its shape and design very easily.

a célula solar pode mudar a forma e o design facilmente.

This will give the flexibility to architects,

Isso oferece flexibilidade a arquitetos,

to planners and building owners,

a gestores e proprietários de imóveis,

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

para integrarem essa tecnologia produtora de eletricidade como quiserem.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

Quero enfatizar que isso não está acontecendo só nos laboratórios.

It will take several more years to get to mass adoption,

Ainda vai levar muitos anos para ser adotada em massa,

but we are at the edge of commercialization,

mas estamos na iminência da comercialização,

meaning there are several companies out there with production lines.

o que significa que há muitas empresas por aí com linhas de produção.

They are scaling up their capacities,

Elas estão aumentando sua capacidade e nós também, com as tintas.

and so are we, with the inks.

(Shoe drops)

(Sapato cai)

This smaller footprint is much more comfortable.

Essa pegada menor é muito mais confortável.

(Laughter)

(Risos)

It is the right size, the right scale.

É o tamanho certo, a escala apropriada.

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

Temos de voltar à dimensão apropriada quando se trata do consumo de energia.

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

E construir edifícios neutros em carbono é algo importante.

In Europe,

Na Europa,

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

temos o objetivo de descarbonizar nosso parque imobiliário até 2050.

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

Espero que fotovoltaicas orgânicas sejam uma parte importante disso.

Here are a couple of examples.

Eis aqui alguns exemplos.

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

Esta é a primeira instalação comercial de células solares orgânicas impressas.

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

"Comercial" significa que as células foram impressas em equipamento industrial.

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

As chamadas "árvores solares" foram integradas ao pavilhão alemão

at the World Expo in Milan in 2015.

na World Expo, em Milão, em 2015.

They provided shading during the day

Elas forneciam sombra durante o dia

and electricity for the lighting in the evening.

e eletricidade para a iluminação à noite.

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

Vocês devem estar se perguntando por que elas têm essa forma hexagonal.

Easy answer:

Resposta fácil:

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

os arquitetos queriam ter um padrão específico de sombra no chão

and asked for it,

e pediram essa forma,

and then it was printed as requested.

motivo pelo qual ela foi impressa assim.

Being far from a real product,

Ainda longe de ser um produto real,

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

essa instalação de forma livre cativou a imaginação dos arquitetos visitantes

much more than we expected.

muito mais do que esperávamos.

This other application is closer to the projects

A próxima aplicação é mais próxima dos projetos

and applications we are targeting.

e dos usos que estamos visando.

In an office building in São Paulo, Brazil,

Num edifício de escritórios em São Paulo,

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

painéis de OPV semitransparentes se integram à fachada de vidro,

serving different needs.

atendendo a diferentes necessidades.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

Primeiro, eles fornecem sombra para as salas atrás deles.

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

Segundo, o logotipo da empresa é mostrado numa forma inovadora.

And of course, electricity is produced,

E, claro, eletricidade é produzida,

reducing the energy footprint of the building.

reduzindo a pegada de energia do prédio.

This is pointing towards a future

Isso é uma amostra do futuro,

where buildings are no longer energy consumers,

quando os edifícios, em vez de consumirem energia,

but energy providers.

vão fornecer energia.

I want to see solar cells seamlessly integrated

Quero ver células solares perfeitamente integradas

into our building shells

no exterior de nossas construções,

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

e que sejam tanto ecoeficientes quanto aprazíveis ao olhar.

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

Para telhados, as células solares de silicone sempre serão uma boa solução.

But to exploit the potential of all facades and other areas,

Mas para explorar o potencial de fachadas e outras áreas,

such as semitransparent areas,

tais como áreas semitransparentes,

curved surfaces and shadings,

superfícies curvadas e sombras,

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

acredito que as fotovoltaicas orgânicas ofereçam uma contribuição relevante,

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

e elas podem ser feitas na forma que os arquitetos e gestores quiserem.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)