Definimos a eficiência dos painéis fotovoltaicos como a proporção da quantidade de energia solar que é convertida em energia elétrica por meio da energia fotovoltaica. Atualmente, a eficiência média de conversão de painéis fotovoltaicos está entre 16-17%. Painéis solares com valores superiores a 19% são considerados painéis de alta eficiência.
A eficiência dos painéis solares, a latitude e o clima são os elementos que determinam a produção de uma instalação de autoconsumo. Como em todas as energias renováveis, este fator é importante para determinar a viabilidade econômica de uma instalação solar, uma vez que a vida útil dos painéis solares é de 25 anos. Alguns chegam a chegar aos 30 anos.
A energia fotovoltaica é um tipo de energia limpa que se baseia no impacto dos fótons de luz nas células fotoelétricas que geram uma corrente elétrica.
Quando nos referimos à eficiência de conversão deste tipo de tecnologia, estamos implicitamente nos referindo a:
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Eficiência termodinâmica
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Eficiência de separação de portadora de carga
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Eficiência de refletância e valores de eficiência de condução.
Esses parâmetros são difíceis de medir diretamente, então outros parâmetros são medidos, incluindo eficiência quântica, relação de tensão de circuito aberto e fator de preenchimento.
De que depende a eficiência de um painel solar?
A eficiência de um painel solar depende principalmente de dois:
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Eficiência da célula fotovoltaica: a eficiência da célula baseia-se no seu design e no tipo de silício que pode ser de alta pureza ou não.
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Eficiência total do painel: depende do desenho da célula solar e da configuração e dimensão de cada tipo de painel fotovoltaico. Esses valores podem ser obtidos na ficha técnica do painel solar.
Como pode a eficiência dos painéis solares ser melhorada?
Para obter o máximo dos painéis fotovoltaicos, existem os seguintes métodos técnicos para ter painéis solares mais eficientes:
1. Resfriamento do painel solar
A temperatura influencia o desempenho de um painel solar. Essa variação é quantificada pelo coeficiente de temperatura , que é expresso como a redução percentual na produção para cada aumento de 1 grau Celsius a partir de 25 graus Celsius.
Para cada grau centígrado que a temperatura da célula aumenta, a eficiência solar diminui em cerca de 0,45%. Para evitar a diminuição da eficiência solar devido ao aquecimento, uma camada de vidro de sílica visivelmente transparente pode ser aplicada a um painel solar fotovoltaico.
A camada de cristal de sílica atua como um corpo negro térmico que emite calor na forma de radiação infravermelha para o espaço. Com essa ação, é possível baixar a temperatura da célula fotovoltaica em até 13 graus Celsius.
2. Promover a dispersão da luz no espectro visível
Ao revestir a superfície de recepção de luz da célula com pinos de metal de tamanho nanométrico, a eficiência da célula pode ser aumentada substancialmente. A radiação solar é refletida nesses postes em um ângulo oblíquo em relação à célula.
Essa mudança de direção causa um aumento no comprimento do caminho que a luz percorre na célula solar. Consequentemente, aumentar o caminho aumenta o número de fótons absorvidos pela célula e também a quantidade de corrente contínua gerada.
3. Escolha o condutor transparente ideal
O lado iluminado de alguns tipos de células solares tem um filme condutor transparente que permite que a luz solar entre no material ativo e colete os portadores de carga gerados.
De modo geral, filmes com alta transmitância e alta condutância elétrica são usados para essa finalidade. Há uma compensação entre alta transmitância e condutância elétrica, portanto, a densidade ideal de nanofios condutores ou estrutura de rede condutiva deve ser escolhida para atingir alta eficiência solar.
4. Use revestimentos e texturas anti-reflexo no painel solar
Os revestimentos anti-reflexos podem resultar em interferência mais destrutiva das ondas de luz incidentes do sol. Portanto, toda a luz solar seria transmitida ao sistema fotovoltaico.
Além disso, outra técnica usada para reduzir a reflexão é a texturização, na qual a superfície de uma célula solar é alterada para que a luz refletida atinja a superfície novamente.
5. Materiais de filme fino em células solares
Em termos de baixo custo e adaptabilidade às estruturas existentes, os materiais de película fina melhoram a captação de energia das células fotovoltaicas.
No entanto, como os materiais são muito finos, eles não têm a absorção óptica que as células solares de material a granel têm.
6. Passivação da superfície posterior
A superfície posterior de alumínio retarda as melhorias na eficiência solar. No entanto, a eficiência de muitas células solares foi melhorada com a criação das chamadas células emissoras de calor passivas e passivas.
A deposição química de uma pilha de camadas de passivação dielétrica da superfície posterior ajuda a melhorar a eficiência em células solares de silício em mais de 1%.