Há um interesse crescente no desenvolvimento de sensores ambientais, capazes de monitorar não apenas a natureza, mas também o interior de edifícios e a estrutura de grandes obras civis.
Essa tecnologia de sensores agora teve um novo impulso, com a possibilidade de fabricação de microchips que coletam a energia do ambiente, dispensando as baterias.
Integração energética
Um grupo de pesquisadores holandeses e chineses conseguiu pela primeira vez fabricar um processador com uma célula solar de alta eficiência integrada no mesmo chip.
A solução mais simples parece ser fabricar as células solares separadamente e depois encaixá-las em cima do circuito eletrônico, como fizeram pesquisadores norte-americanos ao criar o seu "microssensor perpétuo".
Mas a equipe afirma que esse não é o processo de produção mais eficiente e decidiram partir para a integração total, construindo as células solares camada por camada por cima do processador.
A técnica não apenas utiliza menos materiais como também permite um melhor desempenho do circuito, que passa a consumir menos energia.
Silício amorfo
Mas a integração não está livre de problemas: há sempre o risco de que as etapas da produção da célula solar danifiquem os componentes eletrônicos, eventualmente não a ponto de impedir seu funcionamento, mas o suficiente para anular os ganhos de desempenho.
Por esta razão, os pesquisadores decidiram usar células solares feitas de silício amorfo - em oposição ao silício cristalino tradicional -, mais conhecido como CIGS (cobre - índio - gálio - seleneto).
O processo de fabricação dessas células não influencia a eletrônica, e elas produzem uma quantidade razoável de energia mesmo com a luz disponível em ambientes fechados.
Fora dos processadores, as células solares à base de CIGS, que são totalmente flexíveis, já alcançaram um nível de desenvolvimento suficiente para serem fabricadas em grande escala.
Sensores inteligentes
Com a colocação de uma célula solar diretamente em cima da eletrônica, o chip fica totalmente autônomo, dispensando as baterias ou outras fontes de alimentação.
Desta forma, um sensor pode ter a "inteligência" necessária para coletar e fazer um processamento inicial dos dados, e até mesmo uma antena para comunicação sem fio.
A única restrição desse "sensor inteligente" é que seu consumo deve ficar bem abaixo de 1 miliwatt.
Um enfoque alternativo para o funcionamento de sensores que dispensam baterias são os minigeradores que tiram energia das vibrações do meio ambiente.
Bibliografia:
Above-CMOS a-Si and CIGS Solar Cells for Powering Autonomous Microsystems
J. Lu, W. Liu, C.H.M. van der Werf, A.Y. Kovalgin, Y. Sun, R.E.I. Schropp, J. Schmitz
International Electron Device Meeting Proceedings, December 2010
