A geração energética por meio do sol é uma realidade crescente no Brasil e no mundo. Embora existam vários sistemas de energia verde disponíveis (biomassa, eólica, geotérmica etc.), a mais conveniente é a solar fotovoltaica, que é proveniente da célula fotovoltaica.
Essa pequena ferramenta é categorizada em diversos tipos de células, que usam materiais e tecnologias diferentes, mas a mais popular é a que contém silício cristalizado em sua composição para fabricar painéis solares. Se você deseja compreender o que é e como funciona a célula fotovoltaica, confira as informações a seguir.
O que é célula fotovoltaica?
É um dispositivo elétrico que transforma a radiação solar captada em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico. Ele foi elaborado para absorver fótons de luz a fim de emitir elétrons e gerar corrente elétrica em estabelecimentos, imóveis, empresas e sistemas que necessitam de demanda energética.
Um grupo de células fotovoltaicas forma o painel solar. Elas são conectadas em circuito em série para elevar a tensão energética de saída, aumentando a corrente elétrica e direcionando-a para baterias e inversores do sistema.
De que ela é feita?
Há muitos materiais e processos para produzir uma célula fotovoltaica. O mais utilizado atualmente é o silício, pois existe em abundância na natureza e suas aplicações contribuem para o refino do aço e a produção de dispositivos computacionais (celulares, laptops e tablets). Conheça os motivos que tornaram o silício essencial para a manufatura das células fotovoltaicas.
Intervalo de terminais
Ele é semicondutor, ou seja, tem uma camada de condução vazia e uma de valência cheia. Com o aumento da temperatura do painel, é possível gerar energia limpa e renovável. O intervalo entre essas camadas é ideal para produzir eletricidade por meio da luz do sol.
Ótima união
O silício produz óxidos de alta qualidade na superfície das células, eliminando quase todas as aberturas e fendas. Além disso, forma um nitrito bastante sólido, chamado Si3N4, que isola o espaço entre terminais, deixando a placa impermeável.
Qual é a composição da célula fotovoltaica?
Apesar de ser relativamente pequena, cada célula é composta por:
- camada antirrefletora;
- cobertura de vidro
- condutor posterior;
- camadas de semicondutores.
As placas solares são formadas pelo agrupamento dessas células, que contêm 30 ou 60 unidades. Já o painel fotovoltaico é o nome dado após a placa ser instalada junto aos outros componentes. Quando todos os painéis e peças ficam devidamente conectados, surge o sistema fotovoltaico.
Como funciona?
Cada célula é como se fosse um sanduíche de duas fatias de elementos semicondutores, geralmente de silício. Durante a fabricação, esse elemento é carregado de materiais distintos em cada fatia a fim de formar uma carga positiva e uma negativa. Esse diferencial gera um campo elétrico que é a base para o funcionamento da célula fotovoltaica.
De forma mais detalhada, a fatia de baixo (inferior) da célula contém o elemento boro de carga positiva denominada “tipo P”. Já a de cima contam com o elemento fósforo, que gera carga negativa chamada de “tipo N”. Esse contraste (atração entre opostos) gera eletricidade nas duas fatias compostas de silício.
Circuitos metálicos conectam uma célula à outra a fim de captar elétrons e transferi-los para os cabos condutores, o que permite à corrente fluir como qualquer outra fonte energética de consumo.
Quais são os tipos?
Conheça as principais variações de células fotovoltaicas do mercado que são responsáveis pela energia solar limpa.
Célula monocristalina
É a primeira geração desse componente energético. Seu rendimento é consideravelmente alto — cerca de 16%, chegando a 23% em testes de laboratório —, mas o processo produtivo é um pouco complexo e custoso. Isso porque há uma exigência de usar os materiais em estado puro para formar uma estrutura cristalizada perfeita. A durabilidade é de 25 anos.
Célula de silício policristalino
É mais acessível que a monocristalina, pois não exige procedimentos muito rigorosos em sua produção. No entanto, a eficiência é ligeiramente menor, porém muito semelhante ao tipo anterior.
É fabricada por meio do depósito de um filme no substrato tanto por transporte de vapor quanto por imersão. Outro diferencial é que a policristalina tem uma aparência retangular, enquanto a monocristalina tem um chanfro nas extremidades. Também dura até 25 anos.
Célula de silício amorfo
Apresenta grande nível de desalinhamento na estrutura dos átomos. O uso desse material ligeiramente instável em sistemas de energia solar traz vantagens tanto no processo de fabricação quanto nas propriedades elétricas da fotocélula.
Ele capta a luz do sol com facilidade, sendo uma alternativa convincente para sistemas de energia limpa, os quais são fundamentais quando pensamos em sustentabilidade. Apresenta baixo custo na produção, mas manifesta duas desvantagens desagradáveis, como:
- pouca eficiência de conversão energética em relação às células mono e policristalina;
- sofre degradação acentuada logo nos primeiros meses de uso, diminuindo a eficiência rapidamente.
Devido a essas características negativas, a unidade à base de silício amorfo não é a melhor alternativa para instalar no seu imóvel ou empresa.
Célula monocristalina ou policristalina: qual escolher?
Já conhecemos o processo de fabricação, o desempenho e o preço dos principais tipos de células fotovoltaicas do mercado. Mas qual das duas são mais indicadas para o uso?
Com o surgimento da técnica produtiva de policristais de silício, a diferença entre elas era muito grande. No entanto, essa divergência não é mais tão significativa, pois o processo de fabricação evoluiu muito entre uma e outra, tornando indiferente a escolha entre ambas.
Ou seja, a célula policristalina é menos eficiente que sua irmã mais velha. Se compararmos lado a lado, o painel com múltiplos cristais garante, aproximadamente, 275 Wp de potência, contra a média de 280 Wp do que contém um único cristal em cada célula.
A placa solar monocristalina resiste um pouco mais aos climas quente e seco do que a policristalina, mas não há uma vantagem significativa para a maior parte dos casos, pois o nosso país apresenta clima tropical e úmido na maioria das regiões.
Isso nos leva a pensar que não há um consenso sobre qual alternativa é mais eficiente. A decisão fica por conta da disponibilidade do mercado, estética do cliente e política de preços.
Como visto, a célula fotovoltaica é a base de como funciona a energia solar. Sem ela, é impossível absorver o calor do sol para gerar eletricidade a fim de deixar sua casa mais sustentável e valorizada no mercado imobiliário.
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