A Active Surfaces, uma startup baseada em tecnologias de energia solar com raízes em pesquisas do MIT, está bem encaminhada para desenvolver o que o cofundador Richard Swartwout SM '18, PhD '21 chama de "solar 2.0". A tecnologia da empresa é uma resposta a uma necessidade que Swartwout identificou ao observar os desafios energéticos na Índia durante uma bolsa de estudos da Iniciativa de Energia do MIT (MITEI).

Nos últimos dois anos, a empresa angariou mais de 10 milhões de dólares em capital de risco, investimento corporativo e subsídios estaduais, tendo anunciado recentemente, em outubro, um investimento da empresa de energia elétrica Electric Power Development Co., sediada em Tóquio. A Active Surfaces também inaugurou sua atual unidade de desenvolvimento de produção — uma instalação de 465 metros quadrados — em 2024, em Woburn, Massachusetts, que agora está equipada com impressoras industriais rolo a rolo e outros equipamentos que estão sendo otimizados em termos de custo antes de serem ampliados para uma planta de produção comercial inédita.

Com base em mais de 10 anos de pesquisa do MIT e nas patentes resultantes — três delas detidas por Swartwout — os colaboradores da Active Surfaces desenvolveram uma nova abordagem para a energia solar. Em vez de silício, a tecnologia “solar 1.0” que domina atualmente, suas células solares são feitas de perovskita, uma classe de materiais baratos, abundantes, leves, flexíveis e altamente eficientes na absorção e emissão de luz.

“Precisamos começar a pensar em cada vez mais lugares para instalar energia solar”, diz Swartwout, “e precisamos reduzir drasticamente o custo de fabricação e instalação”. A Active Surfaces está agora projetando a tecnologia solar que pode atender a esses objetivos.

Nos últimos anos, proprietários de residências, empresas de energia elétrica e outros adotaram sistemas baseados em silício, e em 2024 a capacidade solar instalada em todo o mundo ultrapassou 2 terawatts. No entanto, alguns especialistas acreditam que, até 2050, o mundo precisará de 20 terawatts de capacidade solar instalada para atender à crescente demanda por eletricidade e, ao mesmo tempo, reduzir as emissões de carbono.

A tecnologia de silício era adequada para seu propósito original — gerar eletricidade para as primeiras espaçonaves da NASA — e, posteriormente, para instalações de geração de energia em locais remotos. Isso não importava que as células solares de silício fossem frágeis e exigissem estruturas pesadas para suportá-las. Swartwout tomou conhecimento das limitações da energia solar de silício durante uma viagem à Índia em 2016, para observar os desafios energéticos enfrentados por pessoas em áreas remotas, como parte de sua bolsa de estudos do Centro Tata de Tecnologia e Design do MITEI. Ao conversar com os moradores, Swartwout ouviu repetidamente que as pessoas não confiavam em fontes de energia solar porque os painéis frágeis “falham muito prematuramente nesses tipos de locais”.

Motivados por essa experiência inicial, além da necessidade de rápido crescimento mundial na geração de energia solar, Swartwout e Shiv Bhakta (MBA '24, SM '24) cofundaram a Active Surfaces em 2022. A dupla oferece uma combinação incomum de conhecimentos: Bhakta, CEO e ex-aluno de engenharia civil e ambiental e administração de empresas pelo programa Leaders for Global Operations, oferece uma sólida experiência estratégica de mercado, enquanto Swartwout, CTO e ex-aluno de engenharia elétrica e ciência da computação, passou uma década no MIT trabalhando em pesquisa e desenvolvimento de energia solar e inovação em eletrônica impressa.

Outros grupos de pesquisa já trabalharam com perovskitas, mas as composições e técnicas de fabricação mais promissoras eram tóxicas, e o controle dessa toxicidade tornava a produção em larga escala inviável. O processo da Active Surfaces, por sua vez, utiliza uma nova tinta de perovskita composta inteiramente de componentes não tóxicos. Camadas de material eletrônico são depositadas sobre um substrato fino, e um eletrodo é depositado sobre a superfície para formar um módulo. Os módulos solares são então protegidos do ambiente externo por meio de uma resina epóxi que seca em segundos sob uma lâmpada ultravioleta. O módulo, agora com apenas 15 micrômetros de espessura, pode ser facilmente fixado a qualquer superfície.

A película solar finalizada gera tanta eletricidade quanto uma área equivalente de células de silício, e a durabilidade comprovada em condições reais de temperatura e umidade ultrapassa 10 anos. A película solar, leve e mecanicamente robusta, é fácil de instalar — uma vantagem que reduz significativamente o custo total em comparação com o custo das células solares de silício. Para um sistema convencional de silício instalado no telhado, até metade do custo total costuma ser referente à instalação. “Isso porque esses painéis não são projetados para serem facilmente instalados em construções convencionais”, afirma Swartwout. “Um painel solar flexível se adapta muito melhor à forma como construímos. Para instalá-lo no telhado, basta desenrolá-lo como se desenrola uma telha asfáltica ou uma membrana de cobertura.”

Além disso, os filmes flexíveis podem ser fabricados por um método de produção em massa econômico chamado fabricação rolo a rolo, no qual o material é continuamente desenrolado de um carretel e enrolado em outro. As máquinas operam em alta velocidade e o investimento de capital necessário é baixo. Como resultado, diz Swartwout, “não há muita vantagem em ter uma fabricação centralizada, então você pode pensar em um modelo de fabricação distribuída”. Isso resolve outro problema com a atual tecnologia solar de silício: a China agora fabrica quase todas as células solares e, observa Swartwout, “muitos países não querem que suas cadeias de suprimento de energia dependam totalmente da China. Com nossa tecnologia, você pode ter fabricação regionalizada localmente… mais parecido com o mercado automotivo atual”.

Embora os filmes da Active Surfaces ainda não tenham atingido o tamanho real, eles têm crescido rapidamente, diz Swartwout. "Em três meses, nosso produto passou da escala de laboratório para 15 cm por 15 cm e, em cerca de mais quatro meses, passou desse tamanho para 15 cm por 60 cm — o maior tamanho que nossas máquinas atuais conseguem processar." Mas, ele acrescenta, a amostra de 15 x 15 cm é "representativa do que seria um processo de fabricação mínimo viável".

A empresa continua a manter seus laços estreitos com o MIT. Vários professores do MIT estão entre os consultores da startup. E a empresa está localizada a apenas 24 quilômetros do MIT, então os funcionários estão frequentemente no MIT.nano, especialmente para usar ferramentas de inspeção como microscópios eletrônicos de varredura e, ocasionalmente, para usar instalações de fabricação não disponíveis em seu próprio laboratório. Além disso, a startup às vezes patrocina trabalhos no MIT.nano, em particular quando precisam de uma extensão de próxima geração para uma das patentes do MIT. Swartwout chama o relacionamento entre a startup e o MIT de uma “boa sinergia” e comenta que eles criaram a Active Surfaces “com isso em mente”.

Swartwout está otimista em relação ao futuro da Active Surfaces. "Acreditamos que temos um mercado realmente enorme. Portanto, o capital inicial que nossos investidores estão comprometendo vale a pena pelo crescimento futuro que [nossa tecnologia] poderá proporcionar ao cenário energético como um todo."