A fonte fotovoltaica é uma das grandes saídas para a transição energética no mundo. Há uma crescente demanda pela energia solar, tanto por conta de sua praticidade de instalação, quanto pela sua acessibilidade, que permite uma autonomia maior na geração de energia, e variedade de opções de consumo. Porém o que hoje é tão corriqueiro, é o fruto de uma grande descoberta: o Efeito Fotovoltaico.
fonte: Metasol (2022)
No efeito fotovoltaico, diferentemente do que ocorre no efeito fotoelétrico, quando partículas de luz (fótons) incidem sob uma superfície, elas excitam os elétrons livres, mas não os expele, e sim cria uma diferença de potencial (DPP), que permite um fluxo de elétrons ordenados (corrente contínua), ou seja, permite a geração de energia elétrica. Este efeito ocorre nos materiais semicondutores, e a luz incidente não precisa ter uma frequência específica, pois o que excita os elétrons é a energia cinética dos fótons.
Os semicondutores mais comuns são feitos de materiais cristalinos, como o silício. A estrutura atômica do silício, por exemplo, possui uma rede cristalina em que cada átomo compartilha elétrons com seus vizinhos, criando ligações covalentes fortes. Em condições normais, esse material age como um isolante; entretanto, ele pode conduzir corrente elétrica se a energia de ativação (energia cinética adquirida pela colisão dos fótons com os elétrons livres) for fornecida, excitando elétrons para a banda de condução.
Semicondutores podem ser modificados por um processo chamado dopagem, no qual impurezas são introduzidas no material para melhorar sua condutividade. Existem dois tipos principais de dopagem:
Tipo N: Adiciona-se um elemento com mais elétrons livres, na maioria das vezes tetravalente, como o silício, criando uma abundância de elétrons livres para condução.
Tipo P: Adiciona-se um elemento com menos elétrons de valência (como o boro, que possui três elétrons de valência), criando uma “falta de elétrons”, ou lacunas, que agem como cargas positivas móveis, apesar de NÃO serem cargas positivas.
Fonte: IFSC
É muito comum o uso da “junção PN”. Quando esses dois tipos de material são unidos, ocorre uma difusão de portadores de carga. Os elétrons livres do lado n tendem a se mover para o lado p, e as lacunas do lado p tendem a se mover para o lado n. Esse movimento de cargas gera uma região de depleção na interface entre as duas áreas, onde não há mais elétrons livres ou lacunas móveis. Na região de depleção, forma-se uma barreira de potencial que impede que mais elétrons e lacunas se movam livremente entre os lados p e n. Ao “fim” do caminho percorrido pelos elétrons livres, há eletrodos para captação e transmissão dessa energia gerada, que é encaminhada a um inversor, onde será convertida de CC para CA (Corrente alternada) para uso domiciliar ou injeção na rede
Fonte: MIRATECH(2024)]
Referências:
SOLARPRIME. Guia completo sobre placa solar (painel). Disponível em: https://solarprime.com.br. Acesso em: 31 out. 2024.
PORTAL SOLAR. Como funciona a energia solar?. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br. Acesso em: 01 nov. 2024.
GREEN, M. A. Solar Cells: Operating Principles, Technology, and System Applications. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1998
INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA (IFSC). Aula 2 – Eletrônica Geral 1 – Técnico. Disponível em: https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/index.php/AULA_2_-_Eletrônica_Geral_1_-_Técnico. Acesso em: 01 nov. 2024.
MITRATECH. Como funciona energia solar fotovoltaica. Disponível em: https://mitratech.com.br/como-funciona-energia-solar-fotovoltaica/. Acesso em: 02 nov. 2024.
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