Todos conhecem a aparência de um sistema fotovoltaico e a sua função principal, porém poucos sabem como funciona a geração de energia após os raios solares entrarem em contato com o painel.
A eletricidade gerada a partir dos módulos da sua residência, comércio ou usina são provenientes de uma peça-chave presente na fabricação desse equipamento, conhecido como célula fotovoltaica.
Sabendo que existem diversas dúvidas a respeito deste assunto, hoje preparamos um conteúdo completo explicando tudo que você precisa saber sobre essa tecnologia que garante a eficiência e qualidade para os seus projetos. Quer saber mais? Continue a leitura!
O que é célula fotovoltaica?
A célula fotovoltaica é um dispositivo eletrônico a base de semicondutores, presente em painéis e responsável pela conversão dos raios solares em eletricidade.
Interligada em série, são utilizadas dezenas desse elemento na fabricação dos módulos com silício cristalizado.
Essa tecnologia pode ter duas variações, o monocristalino e o policristalino, tendo como diferença o refinamento do material, entretanto ambas geram energia por meio do efeito fotovoltaico.
Embora o aparelho seja muito eficiente, a instalação do sistema fotovoltaico depende das necessidades de cada imóvel.
Ou seja, somente um painel não é suficiente para atender todas as especificações, o que significa que é preciso uma análise do consumo de energia mensal, assim como particularidades do local.
Como funciona a célula fotovoltaica?
Para entender o funcionamento, é importante aprender sobre o efeito fotovoltaico. Basicamente, esse processo diz respeito ao deslocamento de elétrons que envolvem a banda de valência e a de condução dos semicondutores a partir do contato com os fótons de luz que geram uma tensão elétrica.
Então, para que tudo isso aconteça, a produção é feita com silício juntamente com outros elementos químicos que auxiliam na fabricação de dois tipos diferentes de semicondutores.
O primeiro, chamado P, é composto por um excesso de elementos pentavalente (fósforo) e o segundo, o N, possui falta de elétrons e são dopados com boro, uma ligação trivalente.
No entanto, o modelo padrão utiliza ambas as versões, combinando as camadas que resultam em P-N, para gerar uma corrente elétrica responsável por carregar os imóveis.
Além disso, o revestimento passa por procedimentos que aumentam a eficiência da captação de raios solares, para que não se perca quase nada da quantidade de luz que entra em contato com o sistema.
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Quais são os tipos de células fotovoltaicas?
Atualmente, existem três gerações de materiais semicondutores, com a primeira tendo início durante os anos 50 e a terceira sendo responsável por entregar painéis com alta eficiência.
Apesar da variedade, apresentaremos somente os principais tipos para você entender como funciona a célula fotovoltaica e também te auxiliar na escolha da melhor opção para o projeto do seu cliente.
1. Células fotovoltaicas de silício cristalino
A maioria dos painéis solares presentes no mercado são fabricados com o silício, um dos elementos químicos mais abundantes da natureza.
Após diversos processos de purificação que envolvem a dopagem de boro e fósforo, as células de silício cristalino são implementadas nos módulos.
Enquanto a parte do Tipo-N (fósforo) do semicondutor entra em contato direto com a irradiação solar, o Tipo-P (boro) está presente na região abaixo do equipamento.
Para seu funcionamento, ele precisa estar na direção correta para captar os fótons que colidem com os elétrons, resultando em uma movimentação que gera corrente elétrica.
No entanto, esse modelo não consegue absorver frequências muito altas ou baixas, isto é, não é aproveitado toda a capacidade do efeito fotovoltaico, causando uma conversão em calor. Tudo isso acaba reduzindo a eficiência da célula!
2. Célula de silício monocristalino
Uma característica marcante desta célula é sua cor escura e estrutura sem bordas. Sua fabricação é composta por um monocristal de silício que transforma os painéis em equipamentos mais eficientes e tem uma sensibilidade maior a temperatura devido a sua pureza.
Enquanto o cristalino consegue aproveitar somente 13% da radiação solar, esse modelo é capaz de receber até 20% dos fótons de luz. Além disso, ele também garante alta durabilidade do módulo, tendo uma vida útil que pode atingir até 30 anos.
Outro diferencial está em seu funcionamento em dias nublados e chuvosos, uma vez que o revestimento presente no semicondutor colabora para o melhor aproveitamento da captação, armazenando uma quantidade maior para suprir as necessidades em dias de pouca luminosidade.
Entre os avanços em relação a esse modelo temos a alternativa com tecnologia de grafeno, tornando os painéis ainda mais potentes. Eles são autolimpantes, leves, ultra resistentes, possuem alta condutividade térmica e elétrica com transmissão de luz, tal como baixo efeito joule.
3. Célula de silício policristalino
Sim, esse modelo também é fabricado a base de silício purificado. Essa informação pode gerar a seguinte dúvida: qual o melhor painel solar, o monocristalino ou o policristalino?. Essa pergunta surge, principalmente, porque a maioria dos produtos presentes no mercado possuem as duas variações das células.
Uma informação importante em relação à diferença entre ambas opções são as dimensões, uma vez que este ocupa mais espaço. Além disso, eles são menos eficientes, atingindo máxima de potência de 15%.
4. Célula fotovoltaica de Perovskita
Essa célula fotovoltaica é confeccionada a partir de um mineral de óxido de cálcio e titânio que apresenta alta condutividade.
Para que seja possível a geração de energia, é necessário a união entre uma estrutura com cátion inorgânico e cátion orgânico, assim como um halogênio.
Devido a sua maior eficiência, esse semicondutor é uma das grandes apostas do mercado, visto que são baratos para realizar a fabricação. Todavia, sua durabilidade é baixa, não possui estabilidade em locais quentes e úmidos e o uso do chumbo torna esse material perigoso para o meio ambiente.
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5. Célula fotovoltaica orgânica
Por fim, temos as células orgânicas produzidas com polímeros conjugados que utilizam diversas técnicas de heterojunção.
Todo o seu desempenho depende da espessura, pois influencia na geração de energia e no funcionamento do semicondutor. Tal como o modelo anterior, este também pode apresentar impacto pequeno ao meio ambiente e mostra instabilidade durante a operação.
Qual a eficiência da célula fotovoltaica?
Para saber a eficiência é necessário realizar um cálculo com os dados padrões disponibilizados pelo STC ou Condições Padrão de Teste. Nesse caso, é levado em consideração a temperatura da célula, irradiação por m2 e massa de ar.
Vale ressaltar que o valor deve ser sempre alto, pois essa informação se refere a quantidade de energia que o seu módulo conseguirá gerar por metro quadrado. Esperamos que tenha conseguido entender melhor sobre a célula fotovoltaica. Aproveite e confira nosso conteúdo sobre como aumentar a eficiência do painel solar. Até a próxima!
