O Carregador Solar

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2.2 CÉLULAS SOLARES

Células solares são dispositivos capazes de transformar a energia luminosa em energia elétrica. Uma célula solar pode funcionar como geradora de energia elétrica a partir da luz ou como um sensor capaz de medir a intensidade luminosa. Antes da atual procura por novas tecnologias de geração de energia, as células solares, por possuírem uma tecnologia capaz de gerar energia renovável e limpa, já haviam mostrado seu potencial neste campo, podendo o seu desenvolvimento ser dividido em três períodos:

Primeiro período: até o início dos anos 1950, as células eram utilizadas somente como sensores de radiação luminosa;

Segundo período: os sistemas fotovoltaicos passam a ser a fonte principal de energia das naves espaciais;

Terceiro período: a partir dos anos 1970, as células solares para aplicação terrestres superam a produção para uso espacial.

2.3 PLACA SOLAR

O material mais utilizado para confecção de células solares é o silício. Contudo, o silício puro não possui elétrons livres, necessitando de uma dopagem. Para fazer um silício do tipo N, utilizado na confecção de uma célula solar, introduz-se em sua rede cristalina um material pentavalente (do Grupo V da tabela periódica), tal como o fósforo, que possuem um elétron a mais do que necessário para formar as ligações covalentes com o silício. Para fazer um silício do tipo P, é feito um processo similar, mas utilizando boro (átomo do grupo III da tabela periódica) ao invés do fósforo, dando origem a lacunas, transferência de elétrons dos átomos de silício da banda de valência para os átomos de boro.

Estas dopagens, tanto com o fósforo quanto com o boro, resultam na existência de cargas móveis. No primeiro caso, trata-se de portadores de carga negativa, localizados na banda de condução (materiais tipo N), e, no segundo, de portadores de carga positiva, localizados na banda de valência (materiais tipo P)5 .Cada célula solar é composta de uma camada fina de material do tipo N e outra com maior espessura de material tipo P; com esta união, os elétrons do silício tipo N difundem para o lado P, formando assim um dipolo, com cargas positivas na região N e negativas na região P, associado a um campo elétrico interno que restabelece as condições de equilíbrio da junção P-N.

As células solares sob iluminação absorvem fótons, que são partículas que produzem uma passagem de elétrons da banda de valência para a banda de condução. Os portadores gerados pelos fótons absorvidos estão sujeitos à ação do campo elétrico interno, que se estabelece na interface da junção P-N, dando origem a uma corrente que atravessa a carga externa. Enquanto a célula estiver sob iluminação haverá uma geração de energia, sendo que a corrente gerada variará proporcionalmente à intensidade de luz incidente. Grande parte da luz incidente na célula é perdida antes que possa ser convertida em energia elétrica. Atualmente as células podem chegar a ter uma eficiência de 30%, mas a grande maioria possui uma eficiência entre 10% a 15%. As perdas de energia podem ocorrer porque aproximadamente 55% do espectro solar é composto por luzes, que possuem uma frequência pequena, e por isso não conseguem excitar os elétrons do silício. Outras são energéticas demais e a energia extra do par elétron-buraco transforma-se em calor, também contribuem para a diminuição da eficiência o reflexo da superfície da célula e a recombinação elétron-buraco. Para aumentar a produção de energia, podemos utilizar espelhos ou lentes para concentrar os raios solares.

3. PROPOSTA DE CIRCUITO PARA O PROJETO

3.1 MATERIAIS NECESSÁRIOS

- 1 regulador de tensão de 5 V modelo 7805;

- 1 capacitor eletrolítico de 100 uF / 50 V;

- 1 capacitor de poliéster de 0,1 uF /63 V;

- 1 resistor de 150 ohms e ¼ W;

- 1 LED verde;

- 1 conector USB fêmea;

- 1 chave para ligar e desligar o conjunto;

- 1 conector de fios para placa;

- 1 placa de circuito padrão para montar o conjunto;

- 1 painel solar de pelo menos 6 V;

- 1 case;

- Solda;

- Alicate.

OBS.:Esses materiais podem ser alterados conforme a necessidade de cada pessoa. Poderia ser adicionado um outro LED ao projeto, para mostrar a quantidade necessária de bateria para carregar completamente o celular, por exemplo.

Os componentes podem ser encontrados em qualquer loja de eletrônica ou até mesmo na internet. O painel solar também pode ser adquirido em lojas especializadas ou pela internet sem muita dificuldade. O seu custo é variável, mas a média de preço fica em torno dos R$ 30.

Esse painel que nós escolhemos fornece até 6 volts e 400 mAh. Você pode ligar mais painéis em paralelo para aumentar a corrente, desde que não ultrapasse 1 ampere ou 25 volts, que é o limite de entrada do regulador de tensão. Apenas tenha em mente que, quanto maior for a tensão de entrada, mais o regulador de tensão vai esquentar.

3.2 MONTAGEM DO CIRCUITO

A montagem desse projeto é relativamente simples, bastando ter alguns cuidados na hora de soldar os materiais na placa. A ordem dos componentes deve seguir o desenho do circuito abaixo representado.

[pic 4]

Antes de soldar os componentes, eles devem ser colocados na placa de circuito. Existem várias maneiras de ligar os contatos, e você pode utilizar fios de cobre e conectar os polos de cada componente ou pode fazer trilhas, imitando uma placa de circuito impresso.

3.3 PORQUE NÃO USAR BATERIAS

Não se deve incluir uma bateria para acumular a energia do sol porque esse circuito não possui um sistema de proteção, e a carga excessiva poderia fazer a bateria sobrecarregar e até mesmo explodir. Esse tipo de circuito é bem mais complexo e exige uma série de componentes extras que regulam a tensão e a corrente da bateria em tempo real para evitar acidentes. Além de o projeto ser apenas um protótipo