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Painéis fotovoltaicos de energia solar

célula solar de filme fino

célula solar de filme fino

As células solares de filme fino são uma segunda geração de células solares. Essas células são construídas depositando uma ou mais camadas finas, ou filme fino (TF) de material fotovoltaico sobre um substrato, como vidro, plástico ou metal.

A espessura do filme varia de alguns nanômetros (nm) a dezenas de micrômetros (µm). O filme é muito mais fino do que a célula solar convencional de silício cristalino (c-Si) de primeira geração, que usa wafers de até 200 µm de espessura.

Isso permite que as células de filme fino sejam flexíveis e mais leves. 

Atualmente, muita pesquisa está sendo investida no aumento da eficiência dessas tecnologias, pois elas prometem atingir a meta de produção de baixo custo e alta eficiência.

Onde as células solares de filme fino são usadas?

É usado na construção de sistemas integrados de energia fotovoltaica e como material de vidro fotovoltaico semitransparente que pode ser laminado em janelas.

Outras aplicações comerciais usam painéis solares rígidos de película fina (entre dois painéis de vidro) em algumas das maiores usinas fotovoltaicas do mundo.

Essas células solares também são uma boa opção para uso em espaçonaves devido ao seu baixo peso.

Tipos de células fotovoltaicas de filme fino

Muitos dos materiais fotovoltaicos são fabricados usando diferentes métodos de deposição em uma variedade de substratos. As células solares de película fina são geralmente classificadas de acordo com o material fotovoltaico utilizado. De acordo com esses critérios, são encontrados os seguintes tipos de células fotovoltaicas de filme fino.

  • Silício amorfo (a-Se) e outros silicones de película fina (TF-Se)

  • Telúrio cádmio (CdTe)

  • Seleneto de cobre índio gálio (CIS ou CIGS)

  • Células solares sensíveis à cor (DSC) e outras células solares orgânicas.

  • Arseneto de gálio (GaAs)

Telúrio cádmio (CdTe)

O telureto de cádmio é a tecnologia de filme fino mais avançada. Aproximadamente metade da produção mundial de painéis fotovoltaicos e mais da metade do mercado de filmes finos estão nas mãos dessa tecnologia.

A eficiência das células in vitro aumentou nos últimos anos e está em linha com o filme fino CIGS e próxima da eficiência do silício multicristalino.

Enquanto as preocupações ambientais sobre a toxicidade do cádmio podem ser totalmente remediadas pela reciclagem do cádmio no final de seu período. O uso de materiais escassos também pode ser um problema para a viabilidade econômica desse tipo de célula.

Seleneto de cobre índio gálio (CIS ou CIGS) 

Uma célula fotovoltaica de selênio gálio ou CIGS usa um adsorvente de selênio gálio índio e cobre, sendo os outros tipos de gálio livre abreviados CIS.

Essa tecnologia é um dos três principais fluxos de células de filme fino, sendo os outros dois o telureto de cádmio e o silício amorfo, que tem uma eficiência laboratorial de 5% e uma participação de mercado de 5%.

silício amorfo

O silício amorfo é uma forma múltipla de silício não cristalino e tem sido a tecnologia de filme fino mais avançada até hoje.Os produtos à base de silício são menos problemáticos do que os produtos CIS e CdTe.

Além disso, não há objeção ao uso de silício padrão como resultado da resistência política ao uso de materiais não verdes na produção de energia solar.

Os módulos de silício são divididos em três categorias:

  • Células fotovoltaicas de silício amorfo

  • Células fotovoltaicas em tandem multicristalinas

  • Filme fino de silício multicristalino sobre vidro

Eficiência de conversão de módulos de filme fino

A tecnologia de filme fino sempre foi mais barata, mas menos eficiente do que a tecnologia c-Si convencional. No entanto, melhorou significativamente ao longo dos anos.

A eficiência da célula de laboratório para CdTe e CIGS agora excede 21%, superando o silício multicristalino, o material dominante atualmente usado na maioria dos sistemas solares fotovoltaicos.

Testes de vida acelerada de células solares de junção de filme fino em condições de laboratório mediram uma degradação um pouco mais rápida em comparação com o PV convencional, enquanto uma vida útil de 20 anos ou mais é geralmente esperada.

Autor:

Data de publicação: 26 de setembro de 2019
Última revisão: 29 de junho de 2022