Painéis fotovoltaicos de energia solar

Energia solar fotovoltaica

Energia solar fotovoltaica

A energia solar fotovoltaica consiste na transformação direta da radiação solar em energia elétrica. Este tipo de energia é frequentemente referido diretamente como energia fotovoltaica.

 

Esta transformação em energia elétrica é obtida aproveitando as propriedades dos materiais semicondutores através de células fotovoltaicas. O material de base para a fabricação de painéis fotovoltaicos é geralmente de silício. Quando a luz solar (fótons) atinge uma das faces da célula solar, gera uma corrente elétrica. Essa eletricidade gerada pode ser usada como fonte de energia.

Fabricação de células fotovoltaicas é um processo dispendioso, economicamente e no tempo. A sílica com a qual as células fotovoltaicas são fabricadas é um material muito abundante na Terra. No entanto, o processamento de silício é trabalhoso e complicado. Por meio de processos muito complicados, são feitos lingotes de silício. Posteriormente, wafers ( células fotovoltaicas) serão cortados desses lingotes de silício.

Outra fonte para obter silício é a reciclagem da indústria eletrônica.

Outros materiais de alto desempenho estão sendo preparados no momento.

É importante que todas as células que compõem um painel solar fotovoltaico tenham as mesmas características. Após a fabricação de células fotovoltaicas, um processo de classificação e seleção deve ser seguido.

Eficiência da energia fotovoltaica

Painéis fotovoltaicos - energia solar fotovoltaica

Dependendo da construção, módulos fotovoltaicos podem produzir eletricidade a partir de uma faixa específica de frequências de luz, mas em geral não pode cobrir toda a faixa solar (em particular, luz ultravioleta, infravermelha e baixa ou difusa). Portanto, grande parte da energia da luz solar incidente não é usada por painéis solares, o que poderia fornecer eficiências muito mais altas se iluminada com luz monocromática.

Portanto, outro conceito de design é dividir a luz em diferentes comprimentos de onda e direcionar os feixes em diferentes células sintonizadas para esses intervalos. Isso foi projetado para aumentar a eficiência em 50%. Cientistas da Spectrolab, uma subsidiária da Boeing, relataram o desenvolvimento de células solares multi-união com uma eficiência de mais de 40%, um novo recorde mundial de células solares fotovoltaicas. Os cientistas da Spectrolab também prevêem que a concentração de células solares poderia atingir eficiências de mais de 45% ou mesmo 50% no futuro, com eficiências teóricas de cerca de 58% em células com mais de três junções.

Atualmente, a melhor taxa de conversão de luz solar em energia fotovoltaica em novos produtos comerciais alcança uma eficiência do módulo solar de cerca de 21,5%.

Aplicações de energia solar fotovoltaica

Utilização de energia solar fotovoltaica para iluminação pública

A principal aplicação de uma instalação de energia solar fotovoltaica é a produção de energia elétrica a partir da radiação solar.

A produção de energia pode ser em larga escala para consumo geral ou de pequena escala para consumo em pequenas residências, abrigos de montanha ou locais isolados.

Principalmente existem dois tipos de instalações fotovoltaicas:

  • Instalações fotovoltaicas para ligação à rede, onde a energia produzida é utilizada exclusivamente para venda à rede de distribuição.
  • Instalações de redes fotovoltaicas isoladas, utilizadas para autoconsumo, seja uma habitação isolada, uma estação retransmissora de telecomunicações, bombagem de água para irrigação, etc.

Dentro das aplicações da energia fotovoltaica não conectada à rede, encontramos em muitas áreas da vida cotidiana. A energia fotovoltaica é usada em pequenos dispositivos como calculadoras, como para iluminação pública em certas áreas, para alimentar motores elétricos e até mesmo carros e aviões foram desenvolvidos que trabalham exclusivamente aproveitando a radiação solar como fonte de energia.

História da energia fotovoltaica

A energia fotovoltaica gerada com o efeito fotovoltaico foi reconhecida pela primeira vez em 1839 pelo físico francês Becquerel. No entanto, não foi até 1883 que a primeira célula solar foi construída por Charles Fritts com uma eficiência de 1%. Durante a primeira metade do século XX, houve várias melhorias para aumentar sua eficiência.

Em 1946, Russel Ohl patenteou a união moderna entre os materiais semicondutores usados atualmente. Mas o avanço tecnológico mais importante veio em 1954, quando a Bell Laboratories, experimentando com semicondutores, desenvolveu a primeira célula fotovoltaica de silício, com um rendimento de 4,5%.

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Referências

  1. Roper, L. David. World Photovoltaic Energy
  2. REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update
  3. Swanson, R. M. (2009). Photovoltaics Power Up
  4. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
  5. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
  6. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía. 

Última revisão: 24 de maio de 2018