A ENERGIA FOTOVOLTAICA: UMA FONTE DE ENERGIA ALTERNATIVA

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Célula fotovoltaica

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Fonte: Algo Sobre

“Segundo Tolmasquim (2003), quando a junção P-N é excitada pela luz solar, os fótons da luz se chocam com os elétrons da estrutura do silício fornecendo-lhes energia e transformando-os em condutores.” [2] os elétrons flui da camada P para a camada N, gerando um fluxo de elétrons ( Corrente elétrica ).

- Células fotovoltaica

- Célula fotovoltaico de silício monocrístalino

Célula fotovoltaica de silício monocrístalino vem sendo líder em eficiência, pois tem o maior grau de pureza do silício. Sua fabricação é feita a partir de varetas de silício mas em forma de policrístal, o procedimento usado para a transformação do silício policrístal em um único cristal, é feito pelo processo Czochralsky, que consiste em derreter novamente o silício em temperatura entorno de 1500 °C.

“Uma semente de monocristal de silício é inserida no cadinho e, à medida que o mosto é resfriado, o cadinho e a semente giram. O cristal semente é vagarosamente erguido do cadinho, orientando a formação de um novo cristal único de silício (monocristal) de aproximadamente 30 cm de diâmetro e vários metros de comprimento.”[3]

Este silício depois é cortado em formato (semi) quadro em laminas de aproximadamente 0.3mm e são tratadas para a remoção das rebarbas, então feita a dopagem do silício com fósforo e bora criando a junção PN. Então é aplicado uma camada de material antirreflexo e inicia a impressão dos contatos frontais e traseiros, por fim é feita um desbaste nas laterais a fim de remover possível causadores de curto-circuito. As células fotovoltaica de silício monocrístalino tem a desvantagem de ter um alto custo devido ao processo de purificação do silício, que utiliza muitos materiais e energia. Sua eficiência na conversão de luz solar em energia elétrica é de aproximadamente 15%

Célula de silício monocrístalino

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Fonte: CRESESB.

- Célula fotovoltaica de silício policrístalino

Célula fotovoltaica de silício policrístalino é feita a partir de blocos de silício purificado, através de um processo controlado de aquecimento e resfriamento, o bloco se resfria em uma única direção formando uma estrutura cristalina mais homogenia possível, mas com uma formação com vários cristais, por isso o nome policrístalino. Devido os vários cristais a célula aumenta as perdas por recombinação isso a torna menos eficiente que a célula monocrístalina. Após o termino do processo o bloco é serrado em barras, e depois em lâminas de aproximadamente 0.3mm de espessura. Por sua vez começa o processo de dopagem adicionando boro e fósforo no silício após a dopagem uma camada de material antirreflexo é adicionada, e então começa a impressão dos contatos frontais e traseiros, é removido as rebarbas, e a célula esta pronta para o uso. Sua eficiência na conversão de luz solar em energia elétrica, é de aproximadamente 13%, a célula tem um custo de processo significativamente mais econômico, pois o processo não necessita de tanta energia como o processo da célula monocrístalina.

Célula de silício policrístalino

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Fonte: Eletricidade gratuita

- O painel fotovoltaico

O painel fotovoltaico é composto por varias células fotovoltaico ligadas em serie. O número de células usadas no painel é por tanto sua tensão nominal de saída, que depende da estrutura cristalina do semicondutor utilizado, este número é calculado baseado nas condições climáticas, mas desfavoráveis, lembrando que o sistema fotovoltaico não necessita de um dia quente para sua máxima eficiência porque o painel não capita a energia termina do sol, mas sim a radiação solar ( luz solar). Portanto, em um dia com bastante claridade o painel tem um ótimo desempenho, já em dias chuvosos e nublado, o desempenho cai, mas o painel continua capitando energia. As células do painel são ligadas umas nas outras, e colocadas na base do painel, em seguida um vidro é colocado por cima das células então o painel e montado, prendendo o vidro nas bordas do painel deixando as células presas dentro do painel, e os fios positivo e negativo são deixados para fora do painel.

Painel fotovoltaico de silício monocrístalino

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Fonte: AtomRA

- O sistema de energia fotovoltaica

Para ter acesso a um recurso ilimitado e de graça que é a energia fotovoltaica ( energia solar ) não basta apenas um painel fotovoltaico, é necessário todo um sistema para o controle de carga, de armazenamento e conversão da luz solar em energia elétrica. O sistema é composto pelo painel fotovoltaico que foi descrito acima, por baterias para armazenar a carga por um controlador de carga, e por um inversor de corrente contínua em corrente alternada.

- Bateria

Como a luz solar é um recurso que não esta disponível a qual quer momento, o sistema fotovoltaico não pode capitar radiação solar durante a noite, então é necessário baterias para armazenar a energia que é gerada durante o dia. O sistema necessita de baterias especiais do tipo estacionaria que são diferentes das baterias automotivas, que são capazes de sustentar elevadas correntes, mas se descarrega muito rápido essas características são ótimas para o uso automotivo, porque estão sendo carregadas constantemente. Já nos sistemas solares é necessários bateiras que possa sustentar correntes moderadas por um período de varias horas, essas são as bateiras solares, que de fato podem sustentar correntes moderadas por varias horas, e diferente das bateiras automotivas elas não são inutilizáveis quando a tensão cai em abaixo do nível critico, a capacidade de uma bateira estacionaria é dada em amperes-hora.

Bateria estacionaria 150 Ah/165Ah[pic 6]

Fonte: Minha casa solar

- Controlador de carga

Em dias chuvoso ou nublado o painel fotovoltaico tem seu desempenho reduzido.