Ao longo de toda a história o homem sempre utilizou a energia que vem do Sol

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Segundo Tolmasquim (2016), o semicondutor mais usado é o silício, encontrado em abundância na crosta terrestre. Seus átomos se caracterizam por possuírem quatro elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao se adicionar átomos com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétron em excesso, que não poderá ser emparelhado e ficará "sobrando", fracamente ligado a seu átomo de origem. Isto permite que, com pouca energia, este elétron seja liberado, indo para a banda de condução. Diz-se assim, que o fósforo é um “dopante” doador de elétrons e denomina-se dopante n ou impureza n.

Se, por outro lado, são introduzidos átomos com apenas três elétrons de ligação, como é o caso do boro, “faltará” um elétron para satisfazer as ligações com os átomos de silício da rede. Esta falta é denominada “buraco” ou “lacuna”. Da mesma forma, é demandada pouca energia para que um elétron de um sítio vizinho possa ocupar esta posição, fazendo com que o “buraco” se desloque. Diz-se, assim, que o boro é um “aceitador de elétrons” ou um dopante p. Se, partindo de um silício puro, forem introduzidos átomos de boro em uma metade e de fósforo na outra, será formado o que se chama junção pn.

O que ocorre nesta junção é que elétrons livres do lado n passam ao lado p onde se encontram os “buracos” a serem ocupados; isto faz com que haja um acúmulo de elétrons próximo à interface, no lado p, tornando essa região negativamente carregada, e uma redução de elétrons na região da interface do lado n, o que o torna essa parcela eletricamente positiva. Essas cargas aprisionadas dão origem a um campo elétrico permanente que dificulta a passagem de mais elétrons do lado n para o lado p; este processo alcança um equilíbrio quando o campo elétrico forma uma barreira capaz de barrar a movimentação dos elétrons livres remanescentes no lado n.

Se uma junção pn for exposta a fótons com energia maior que o gap, ocorrerá a geração de pares elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas serão aceleradas, gerando, assim, uma corrente através da junção; este deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial a qual é chamada de efeito fotovoltaico. Se as duas extremidades do "pedaço" de silício forem conectadas por um condutor, haverá circulação de elétrons. Essa é a base do funcionamento das células fotovoltaicas.

2.1.2 ENERGIA HELIOTÉRMICA

De acordo com Tolmasquim (2016), diferentemente da geração fotovoltaica, na heliotérmica a energia solar é convertida primeiramente em energia térmica, para depois ser convertida em eletricidade. Segundo Ministério da Indústria e Tecnologia (2015, apud TOLMASQUIM, 2016), a primeira fase, consiste na utilização de espelhos para concentrar a irradiação direta solar (HDIR) em um ponto focal, onde está um receptor por onde passa um fluido absorvedor (óleos sintéticos, sal fundido ou vapor d’água). Posteriormente, os fluidos aquecidos são expandidos diretamente através da turbina (no caso do fluido de transferência de calor ser igual ao fluido de trabalho da turbina), ou aquecem outro fluido que irá ser expandido.

Nesse ponto, o processo já é bastante similar ao de uma termelétrica convencional que utiliza um conjunto turbina-gerador. A existência de uma etapa térmica no processo de geração confere duas possibilidades às plantas heliotérmicas, como exposto a seguir:

1) a incorporação de uma unidade de armazenamento térmico (sal fundido, por exemplo), alternativa já comercialmente disponível há anos, ao contrário do armazenamento elétrico; 2) a hibridização com uma fonte auxiliar de calor, como biomassa, por exemplo. Essas possibilidades permitem estender o funcionamento da planta a períodos noturnos, e/ou complementar a geração em momentos de baixa irradiação solar, conferindo assim maior despachabilidade à energia solar heliotérmica (TOLMASQUIM, 2016).

Assim, como as temperaturas atingidas atualmente através das plantas heliotérmicas são menores que as praticadas em plantas modernas a carvão ou a gás natural, a eficiência calor-eletricidade de uma heliotérmica é menor que das plantas termelétricas convencionais. Como exemplo, numa heliotérmica típica, 42% da energia solar incidente é transferida como calor ao fluido. Posteriormente, no ciclo Rankine, 40% da energia térmica é transformada em eletricidade, fazendo com que ultimamente somente cerca de 16% da energia solar incidente seja transformada efetivamente em eletricidade (MIT, 2015).

Historicamente, buscaram-se diversas maneiras de concentrar os raios solares e aperfeiçoar o aproveitamento da energia contida nos mesmos. Atualmente, para fins elétricos, é comum distingui-las em cinco arranjos diferentes, que estão em estágio maior de desenvolvimento ou pesquisa.

3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DA ENERGIA SOLAR

De acordo com o portal-energia.com (2016), a energia solar, apesar de ser defendida por muitos, principalmente por ambientalistas, apresenta algumas desvantagens. A seguir, serão listadas algumas das vantagens e desvantagens do uso da energia solar.

3.1.1 VANTAGENS DA ENERGIA SOLAR

- A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controlo existentes atualmente.

- As centrais necessitam de manutenção mínima.

- Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. Isso torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável. Saiba qual o tempo de vida útil dos paineis solares fotovoltaicos.

- A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão.

- Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética sua utilização ajuda a diminuir a procura energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão (portal-energia.com, 2016).

3.1.2 DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR

- Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climatérica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção