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Células Fotovoltaicas: Funcionamento, Produção e Tipos de Módulos

As células fotovoltaicas ou módulos fotovoltaicos (grupo de células) são dispositivos capazes de converter a luz do sol diretamente em energia elétrica. Elas são feitas de materiais semicondutores (que geralmente, são sólidos cristalinos de condutividade elétrica intermediária entre condutores e isolantes). Como por exemplo, O silício, que é atualmente o material semicondutor mais usado na produção de células fotovoltaicas.
esquema celulas fotovoltaicas


Produção de Módulos de Células Fotovoltaicas


O material semicondutor para realmente se transformar em uma célula fotovoltaica. Necessita antes, de uma maneira geral, passar por uma etapa de purificação e, em seguida, por uma etapa de dopagem, através da introdução de impurezas, dosadas em uma determinada quantidade.

Depois de produzidas, as células de um módulo são conectadas em série através de tiras de metal, soldadas na parte de trás de uma célula e na frontal da seguinte. São conectadas duas tiras em cada célula com a função de segurança, caso ocorra interrupção da corrente em uma delas.

Depois de conectadas, As células são encapsuladas por materiais plásticos que fornecem proteção permanente. O lado frontal à radiação solar incidente é coberto com um material transparente (podendo ser vidro ou plástico transparente) , os quais são bastante resistentes, e promovem uma boa proteção as células fotovoltaicas.

A região posterior à radiação solar incidente é coberta por camadas de materiais tais como: folha de alumínio, plástico Tedlar e vidro. Materiais que fornecem uma boa proteção para a parte de trás dos módulos.

Finalmente uma estrutura metálica auto-portante permite uma montagem rápida dos módulos. Utiliza- se geralmente, estrutura de alumínio anodizado.

paineis módulos fotovoltaicos interligados
Painéis de células fotovoltaicas (são módulos fotovoltaicos interligados)

Principais Tipos de Células Fotovoltaica


Silício (Si) Monocristalino


Essas células de silício monocristalino são feitas a partir de um único cristal de silício cilíndrico, apresentam uma alta eficiência de conversão de luz solar em energia elétrica, que varia normalmente em torno de 12 a 16% dependendo do fabricante, porem um custo elevado de produção.
silicio monocristalino
célula de silício monocristalino

Silício (Si) Multicristalino


As células do Silício (Si) Multicristalino ou também chamado de Silício (Si) Policristalino, são células fabricadas com o mesmo material que o Silício (Si) Monocristalino , mas diferentemente do Silício (Si) Monocristalino, Essas células são fabricadas com blocos solidificados compostos de pequenos cristais.

As células multicristalinas alcançam eficiência próxima a das células monocristalinas e, a energia necessária para produzir essas células , é significativamente menor a das células monocristalinas

silicio multicristalino
célula de silício policristalino

Filmes Finos - Silício Amorfo


Com o intuito de buscar formas alternativas de se produzir células fotovoltaicas, pesquisadores tem investigado células de filmes finos, com o objetivo geral de se produzir células fotovoltaicas confiáveis, utilizando menos material semicondutor, com uma forma mais passível a larga escala, com isso resultando em baixo custo do produto e conseqüentemente da energia gerada

Nesse estudos de filmes finos , Os materiais mais estudados são o silício amorfo hidrogenado (a-Si:H), o disseleneto de cobre e índio (CIS) e o telureto de cádmio (CdTe).

O silício amorfo vem sendo o mais usado para produzir células fotovoltaicas, em relação aos outros citados. Não se sabe ao certo qual dessas tecnologias terá maior sucesso em um futuro próximo. Mas sabe se que todas elas tem um grande potencial para a produção de células fotovoltaicas a baixo custo e, que todas precisam evoluir muito para que possam alcançar uma plena maturidade industrial e, atingir o nível de confiança das células cristalinas.

celula silício amorfo
células de silício amorfo

Referências


Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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