Você já ouviu falar em energia solar, não é mesmo? Afinal, ela faz parte das diversas inovações sustentáveis, como energia limpa e mobilidade elétrica, que estão ganhando espaço na atualidade.
Mas na hora de entender como funciona esse processo, pode ser difícil diferenciar cada um dos termos usados. Afinal, são diversos equipamentos e partes do sistema, como placas, células fotovoltaicas, inversores, baterias, cabos e fios, o que gera dúvidas e questionamentos acerca do que é e como funciona cada um desses elementos.
Entre os diversos componentes do conjunto solar, está a célula fotovoltaica. Ela é uma das principais atuantes do sistema, uma vez que é a responsável por produzir a energia elétrica a partir da radiação solar. Entender como funciona e quais são os tipos de célula que você pode instalar é essencial para que tome a decisão correta na hora de investir no sistema de desenvolvimento de energia solar.
Quer saber tudo sobre a célula fotovoltaica? Então, continue a leitura e descubra, agora mesmo!
O que é célula fotovoltaica?
Quando se fala em geração de energia solar fotovoltaica, há diversos equipamentos envolvidos. Afinal, é necessário ter todo o suporte necessário para que seja efetivamente possível converter a radiação solar em energia elétrica. Um dos principais equipamentos nesse aspecto é a célula fotovoltaica.
Mas para entender como ela funciona, é necessário que você saiba mais sobre o efeito fotovoltaico, o funcionamento da energia solar e os outros equipamentos que fazem parte do conjunto. Continue a leitura e aprenda um pouco mais sobre cada um desses elementos.
Efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico é um fenômeno descoberto cientificamente e que se refere à transformação da radiação solar em energia elétrica. Isso é algo que acontece naturalmente em determinados materiais, considerados como semicondutores.
Esse efeito foi descoberto em meados de 1800, por um cientista que expôs alguns materiais (como a prata) ao sol e, a partir disso, descobriu que a radiação emitida por esse astro era capaz de gerar uma corrente elétrica nos elementos. Esse é, basicamente, o fenômeno chamado de efeito fotovoltaico.
Mas por que isso acontece? Esse efeito é possível porque a luz emite partículas chamadas de fótons. Eles entram em contato com esses materiais sensíveis e, com isso, liberam elétrons, que começam a se movimentar. Esse movimento é o que se chama de corrente elétrica, gerando a energia para alimentar os mais diversos equipamentos.
Funcionamento da energia solar
Agora que você já sabe o que é o efeito fotovoltaico, é hora de entender como isso se relaciona com a energia solar. Ou seja, como essa energia é gerada a partir desse processo.
A energia solar nada mais é do que o uso do efeito fotovoltaico para a geração de energia em larga escala. Isso porque os princípios desse efeito foram aprimorados ao longo do tempo e aplicados em escala maior, de forma a permitir que a energia gerada abasteça residências, estabelecimentos comerciais e industriais e até cidades inteiras. Mas você sabe como isso funciona na prática?
A energia solar é gerada a partir de um conjunto de equipamentos chamado de kit fotovoltaico. Eles são utilizados para transformar a radiação solar em energia elétrica e direcioná-la para equipamentos, imóveis ou rede de energia local.
As células fotovoltaicas são parte desse sistema e são os equipamentos responsáveis por captar a radiação e transformá-la em energia elétrica. Isso porque são formadas de materiais sensíveis a essa radiação, capazes de realizar o efeito fotovoltaico.
A partir disso, a energia produzida é captada e direcionada para os inversores. Esses equipamentos são os responsáveis por converter a corrente contínua gerada nas células em corrente alternada. Isso é necessário, uma vez que os equipamentos utilizados em residências e outros imóveis são projetados para usar a corrente alternada, porém, as células só são capazes de gerar corrente contínua.
Após a conversão, a energia elétrica pode ter diversos destinos. Ela pode ser direcionada para o imóvel, alimentando equipamentos, luz, cerca elétrica e outros dispositivos que necessitem de energia elétrica para funcionar.
Porém, ela também pode ser armazenada em baterias, por exemplo, permitindo que a energia seja transportada para outros locais ou utilizada quando a energia solar não for suficiente para alimentar o equipamento. É possível, inclusive, investir em energia compartilhada e direcioná-la para diversos imóveis ao mesmo tempo.
Por fim, é importante destacar que a energia solar pode ser direcionada para a rede elétrica da concessionária de energia da sua região, transformando-se em créditos de energia. Nesse caso, a concessionária compra a energia gerada pelo seu sistema de energia solar e a distribui pela cidade. Você ganha créditos, podendo usar a energia da concessionária por um valor mais baixo do que o normal.
Célula fotovoltaica
Após entender mais sobre o efeito fotovoltaico e o funcionamento da energia solar, você está pronto para descobrir mais sobre a célula fotovoltaica. Ela é, basicamente, o componente mais importante da geração de energia solar, uma vez que é o local no qual a radiação solar é efetivamente convertida em energia elétrica.
Ela é uma peça, geralmente retangular, formada por material semicondutor. Esse material pode ser silício, filme ou outro, sendo que o primeiro é o mais utilizado. Dessa forma, é nela que a radiação, que chega por meio dos fótons, é convertida em energia elétrica.
Caso você já tenha se deparado com um sistema fotovoltaico em algum lugar, pode ter reparado que ele é formado por enormes placas azuladas, comumente, fixadas nos telhados das casas, prédios ou outros imóveis. Essas placas, chamadas de placas fotovoltaicas, são um conjunto de células organizadas e ligadas em série. Dessa forma, elas são capazes de gerar a energia que será enviada, posteriormente, para o inversor.
Como funciona a célula fotovoltaica?
Além de entender o que é e os objetivos da célula fotovoltaica, também é essencial que você saiba como funciona esse equipamento, na prática. Afinal, se esse é o principal elemento do seu sistema de geração de energia solar fotovoltaica, é importante que você tenha clareza sobre como ela atua.
Esse equipamento é um pequeno retângulo feito com um material semicondutor. Dessa forma, quando a radiação solar bate na célula, o efeito fotovoltaico se inicia. Isso significa que os fótons agitam os elétrons, que se movimentam de forma ordenada dentro da célula.
Esse movimento ordenado acontece porque é criado um polo negativo e um positivo na célula. Com isso, eles começam a se movimentar em direção ao polo negativo. É como se os elétrons se movessem em corrente, juntos, como a água de um rio. Isso é o que chamamos de corrente elétrica, sendo que esse processo libera energia.
Como você sabe, várias células são ligadas em série para formar os painéis fotovoltaicos. A ligação em série significa que elas estão conectadas em sequência, uma após a outra. Dessa forma, a correte elétrica tem apenas um caminho a ser seguido, passando de célula em célula, até chegar ao seu destino final. Tudo isso acontece dentro dos painéis fotovoltaicos.
Um conjunto de painéis fotovoltaicos forma o sistema fotovoltaico. Esses painéis, assim como as células, também são ligados em série.
Eles funcionam como se fossem grandes células, que vão produzindo a energia em um nível macro, e direcionando para os inversores. Quando tudo isso funciona de maneira correta e harmônica, o seu sistema é capaz de gerar grandes quantidades de energia elétrica para alimentar equipamentos e o imóvel como um todo.
Quais são as principais características da célula fotovoltaica?
As células fotovoltaicas são, como você já pode perceber, um equipamento bastante específico. Dessa forma, elas têm características únicas, muito particulares desse tipo de equipamento. Veja, agora, quais são as principais delas.
São feitas com material semicondutor
Uma das principais características de uma célula fotovoltaica é o material a partir do qual ela pode ser feita. Afinal, é essencial que ela seja feita a partir de um elemento semicondutor, capaz de efetivamente transformar a radiação solar em energia elétrica a partir do efetivo fotovoltaico.
Dessa forma, o principal material semicondutor usado para a fabricação das células fotovoltaicas é o silício. Existem diversos tipos de silício, e muitos deles podem ser usados para a criação da célula fotovoltaica. Dependendo do tipo de silício utilizado e do tratamento dado a ele para a criação da célula fotovoltaica, é possível identificar um modelo diferente de equipamento, que leva nomenclaturas diversas.
Além disso, outros tipos de materiais semicondutores podem ser usados para a construção das células, como cobre, gálio e filme fino. Até mesmo materiais orgânicos estão sendo empregados nas células fotovoltaicas.
A diferença, aqui, está na eficiência de cada material. Há pesquisadores trabalhando diariamente no desenvolvimento de células cada vez mais eficientes na transformação da radiação solar em energia elétrica.
Têm uma placa de vidro de proteção
Para a proteção das células fotovoltaicas, geralmente, elas são revestidas por um material translúcido, como o vidro. Isso ajuda a garantir a integridade dos materiais semicondutores, evitando danos causados por acidentes ou pelo clima de onde estão instaladas.
O material, nesse caso, precisa ser translúcido. Afinal, ele deve proteger a célula sem prejudicar o seu funcionamento, garantindo que a maior parte da radiação solar chegue até o material semicondutor usado. Além disso, vale destacar que o painel solar também é revestido por um material translúcido, o que aumenta a proteção das células e a sua vida útil.
Garantem eficiência de aproximadamente 20%
Um dos principais elementos de preocupação quando se fala em células solares é a eficiência. Afinal, esse indicador mostra o quanto da radiação solar está sendo efetivamente convertida em energia elétrica.
Aumentar a eficiência de uma célula solar é, portanto, sinônimo de garantir maior geração de energia, sem a necessidade de usar mais espaço e recursos para isso. Vale destacar que a primeira célula solar tinha uma eficiência de, aproximadamente, 1%.
Apesar de ter revolucionado a física e a química modernas, é possível perceber como a eficiência é um fator difícil de ser aumentado nesse caso. Hoje, as células usadas no Brasil não costumam passar de 20% de eficiência, e isso se deve tanto à tecnologia usada na célula quanto às características da região na qual ela foi instalada.
Com a evolução da tecnologia, a tendência é de que isso aumente a cada dia. Já foram desenvolvidas células que chegam a mais de 40% de eficiência. Apesar de ainda não serem economicamente viáveis, elas servem como base para a evolução tecnológica, de forma a possibilitar que mais avanços sejam feitos ao longo do tempo.
São antigas, datando do século XIX
Se você só ouviu falar de energia solar nos últimos anos, é importante que saiba que essa tecnologia surgiu em meados do século XIX. Isso porque, quando foi descoberto o efeito fotovoltaico, em 1839, também foi criada a primeira célula fotovoltaica do mundo.
Na verdade, o efeito fotovoltaico só foi descoberto porque foi criada uma célula fotovoltaica. Ela permitiu que os cientistas percebessem que a radiação solar podia ser convertida em energia elétrica. Dessa forma, foi um importante equipamento para a evolução da ciência como um todo, principalmente, no que se refere à geração de energia elétrica a partir da radiação solar.
Quais os tipos de célula fotovoltaica?
Como você pode perceber, existem diversos tipos de célula fotovoltaica disponíveis no mercado. Uma das principais distinções entre elas são os materiais dos quais cada uma é feita. Continue a leitura e veja, agora mesmo, quais são os principais tipos.
Silício cristalino
Esse é o tipo de célula solar mais comum, produzida a partir de uma variação do silício chamado cristalino. Os lingotes desse material são tratados quimicamente, de forma a garantir que serão capazes de produzir energia solar e, a partir disso, usados para a produção das células.
Silício monocristalino
Esse tipo de silício tem como principal característica o formato octogonal das peças. Na produção desse tipo de célula, não são usados lingotes inteiros.
Esse material é, na verdade, fatiado, dando origem aos chamados wafers de silício. Esse tipo de célula fotovoltaica é mais eficiente e os painéis têm um padrão diferente, com pontos semelhantes a diamantes brancos.
Silício policristalino
Esse material é produzido a partir de grandes blocos de silício. O silício é purificado e, após a fundição, dá origem ao chamado silício policristalino. Esse material é semelhante ao anterior, mas vale ressaltar que a eficiência é um pouco menor do que a do monocristalino.
Silício amorfo
Esse tipo de célula fotovoltaica é menos comum. Isso porque a tecnologia usada para a sua produção é mais cara, o que faz com que ela tenha um custo-benefício menos vantajoso do que as outras opções.
Além disso, por não ser muito utilizada, a tecnologia não foi bem desenvolvida ao longo do tempo, o que faz com que a sua eficiência, sozinha, seja mais baixa. Porém, as células de silício amorfo são bem vantajosas quando conjugadas a outras. Isso porque a presença desse tipo de equipamento pode aumentar a eficiência do sistema como um todo.
Filme fino
Existem células fotovoltaicas que não são feitas de silício. Esse é o caso do filme fino, outro tipo de material que pode ser utilizado para a produção desses equipamentos.
Esse tipo de célula é menos eficiente do que as de silício, sendo menos usada em painéis grandes. Porém, ela pode ser bastante eficiente em pequenos equipamentos.
Afinal, você já reparou nas calculadoras sem bateria, que têm uma pequena faixa de filme e são carregadas pela luz? Saiba que, muitas vezes, essa faixa é de filme fino, e as calculadoras utilizam, de forma mais simples, a tecnologia da geração de energia solar.
Seleneto de cobre índio e gálio
Outro material que pode ser usado para a produção de células fotovoltaicas é o seleneto de cobre índio e gálio. Esses são produtos químicos que apresentam propriedades semicondutoras, sendo capazes de transformar a radiação do sol em energia elétrica. Elas são bastante eficientes podendo, inclusive, superar as placas de silício.
Telureto de cádmio
O telureto de cádmio é outro material que pode ser usado para a produção de células fotovoltaicas. Para isso, é necessária uma película fina desse elemento, permitindo uma eficiência semelhante aos outros modelos.
Dessa forma, apresenta um bom custo-benefício. Porém, não é muito utilizado porque o cádmio é um produto tóxico, o que torna essa célula mais difícil de ser descartada quando não for mais utilizada.
Arseneto de gálio
As células fotovoltaicas de arseneto de gálio estão entre as mais eficientes já desenvolvidas. Além disso, essa matéria-prima é um elemento sintético, ou seja, em vez de ser extraída do meio ambiente, ela pode ser produzida em laboratório. Com isso, é mais fácil produzir mais células, sem a dependência do processo de mineração.
Porém, apesar de ter diversas características positivas, o custo de fabricação é bastante alto. Além disso, esse tipo de célula ainda não está disponível para o consumidor comum, podendo ser usada apenas na indústria espacial.
Híbrida
Lembra-se do silício amorfo e do silício monocristalino? Saiba que essas células são uma combinação dos dois elementos, permitindo uma melhora da eficiência do equipamento.
Com isso, na sua fabricação, são usadas camadas de ambos os materiais de forma combinada. Porém, essa tecnologia é bem recente, o que faz com que ela ainda não seja muito popular, apesar de ter um alto potencial de se tornar mais comum nos próximos anos.
Orgânica
Sabia que é possível criar células fotovoltaicas a partir de material orgânico? Essa é a proposta desse último tipo de célula.
Aqui, são usados condutores orgânicos, que têm propriedades de semicondutores, para a produção de energia. As grandes vantagens são os custos, uma vez que ela é mais barata, e a sustentabilidade. Afinal, usando material orgânico, é fácil descartar essa célula após o uso e, além disso, não é necessário usar recursos não-renováveis para a sua produção.
Como escolher a melhor célula fotovoltaica?
Agora que você já sabe tudo sobre célula fotovoltaica, inclusive, os diferentes modelos existentes, é hora de entender como escolher a melhor para você. Confira alguns elementos que você precisa levar em consideração na hora de tomar essa decisão.
Entenda a sua necessidade
O primeiro ponto que deve ser levado em consideração é a necessidade do seu imóvel. Afinal, o gasto energético de uma empresa é diferente de um domicílio, assim como de uma indústria. Além disso, o potencial de geração de energia solar também varia de acordo com a sua localização geográfica e a área livre disponível para a instalação dos painéis solares.
Sendo assim, comece analisando quais são as suas necessidades. Entenda quanto gasta de energia por mês e qual o potencial que deve ser gerado pelo sistema de energia solar para que o investimento realmente valha a pena. Com esses dados em mãos, fica mais fácil tomar uma decisão correta.
Converse com especialistas
Na hora de escolher a sua célula fotovoltaica, o especialista na área pode ser o seu maior aliado. Afinal, ele tem conhecimento técnico para entender o tipo de célula que se adéqua melhor às suas necessidades e ao seu projeto.
Portanto, busque um especialista para auxiliar. Você pode, inclusive, criar mais de um projeto, simulando situações diversas para entender qual a melhor opção de acordo com as possibilidades que são apresentadas.
Busque empresas de confiança
Por fim, vale destacar que a empresa que vai realizar o seu projeto de energia solar faz toda a diferença. Afinal, é ela que vai adquirir as células escolhidas e colocar o projeto em funcionamento, seja na sua casa, seja na empresa. Dessa forma, escolher com consciência é essencial.
Portanto, pesquise sobre as empresas que atuam na sua região. Peça referências para quem já tem um projeto e verifique a reputação do negócio. Vale destacar que contar com uma empresa que tenha tradição no mercado e experiência, assim como o contato com diversos fornecedores, e emita o certificado do painel solar, pode ser o diferencial que você precisa para garantir o sucesso da sua geração de energia solar fotovoltaica.
Com este artigo, você descobriu tudo sobre a célula fotovoltaica, um dos principais equipamentos quando se fala em geração de energia solar. Agora, você já sabe o que levar em conta na hora de escolher a melhor opção, de acordo com suas necessidades. Portanto, aproveite todo esse conhecimento e continue aprendendo mais sobre a geração de energia solar e os benefícios dessa solução!
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