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Painéis fotovoltaicos de energia solar

Efeito fotovoltaico

Efeito fotovoltaico

O efeito fotovoltaico é o efeito fotoeléctrico caracterizada pela produção de uma corrente eléctrica entre duas partes de material diferente, que estão em contacto e expostos a luz ou radiação electromagnética em geral a.

O efeito fotovoltaico consiste em converter a luz solar em energia elétrica por meio de células fotovoltaicas. Estas células são feitas a partir de dispositivos semicondutores de silício com adição de impurezas de certos elementos químicos. As células fotovoltaicas são capazes de gerar electricidade DC utilizando radiação solar como fonte.

 

Este efeito fotovoltaico é o princípio de células fotovoltaicas e é, portanto, essencial para a produção de mendiante electricidade solar.

As células são montadas em série em painéis fotovoltaicos ou módulos solares para obter uma tensão adequada. Parte da radiação incidente é perdida pela reflexão (saltos) e outra parte pela transmissão (atravessa a célula). O resto é capaz de saltar elétrons de uma camada para outra, criando uma corrente proporcional à radiação incidente.

Características do efeito fotovoltaico

Materiais semicondutores (como o silício) têm a peculiaridade de apresentar um comportamento diferente à eletricidade. O comportamento dos semicondutores depende se uma fonte externa de energia os excita ou não. Esta fonte de energia seria a radiação solar.

Como o efeito fotovoltaico é produzido?

O efeito fotovoltaico começa no momento em que um fóton atinge um elétron da última órbita de um átomo de silício. Este último elétron é chamado de elétron da valência e recebe a energia com a qual o fóton viajou. o fóton não é outra coisa senão uma partícula de luz radiante.

Se a energia adquirida pelo elétron excede a força de atração do núcleo (energia de valência), ele deixa sua órbita e se liberta do átomo e, portanto, pode viajar através do material. Neste momento, diríamos que o silício se tornou um condutor (banda de condução) e, para isso, é necessário que a força de impacto de um fóton seja, no mínimo, 1,2 eV.

efeito fotovoltaico folhas Cada electrões libertados atrás de um furo, ou espaço, até que ele ocupa um electrão saltou de outro átomo. Estes movimentos de elétrons liberados ou espaços que deixam para trás é o que é chamado de cargas elétricas.

Esta corrente de carga pode alcançar os contatos e deixar o material para realizar um trabalho útil. Para que isso aconteça de maneira constante e regular, é necessário que exista a presença de um campo elétrico de polaridade constante. Este campo polariza as partículas e atua como uma bomba real que impulsiona os elétrons em uma direção e, os buracos, no sentido oposto.

Nas células solares convencionais, o campo elétrico (0,5 V) é formado por uma junção PN, ou seja, uma área do material possui excesso de elétrons (carga negativa), enquanto o outro possui falta de elétrons (carga). positivo), de modo que, quando liberado, um elétron seja conduzido através do material para os conduítes prateados, baixa resistividade.

Se a energia adquirida pelo elétron excede a força de atração do núcleo (energia de valência), ele deixa sua órbita e se liberta do átomo e, portanto, pode viajar através do material. Neste momento, diríamos que o silício se tornou um condutor (banda de condução) e, para isso, é necessário que a força de impacto de um fóton seja, no mínimo, 1,2 eV.

Importância dos fótons no efeito fotovoltaico

Correspondentes a comprimentos de onda mais curtos (UV) fotões têm maior nível de energia (2 a 3 volts de electrões) que corresponde ao comprimento de onda maior (radiação infravermelha).

Cada material semicondutor tem uma energia mínima que permite que os elétrons sejam liberados de seus átomos. Essa energia corresponderá a fótons de uma determinada faixa de frequências (gap) que vão desde aqueles associados com o ultravioleta às cores visíveis, exceto pelo vermelho que já possui uma energia associada menor de 1,2 elétron volts.

Nem todos os fótons atingem a meta de separar elétrons. Isso ocorre porque a passagem do material sempre implica uma certa perda de energia. Essa perda de energia significa que, no momento da colisão, alguns fótons já perderam muita energia para deslocar um elétron. Essas perdas devido a não absorção dependem apenas das propriedades do material e são inevitáveis.

Há também uma percentagem de fotões que chegam a atravessar a película semicondutora sem encontrar qualquer electrão e outros que iluminam a superfície do material e são reflectidos (perdas de reflexo). Estas perdas podem ser reduzidas através de tratamentos anti-reflexos da superfície da célula fotovoltaica. Nestes casos, o efeito fotovoltaico não ocorreria.

Somente a geração de um par de elétrons-furos é obtida para cada fóton com energia cinética maior que a energia mínima (gap) que consegue penetrar no material e termina com um elétron de valência.

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Última revisão: 13 de abril de 2017