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Introdução A energia solar é gerada a partir de células fotovoltaicas, que convertem luz do sol em eletricidade. Mesmo que pareçam complicadas, o funcionamento básico é simples: uma célula solar transforma a luz em corrente elétrica através de um material semicondutor. Vamos explicar o passo a passo de forma objetiva.
- O que é uma célula fotovoltaica
- É uma peça plana, geralmente feita de silício, que pode converter parte da luz do sol em eletricidade.
- Existem diferentes tipos (monocristalino, policristalino), mas o princípio é o mesmo: usar o sinal elétrico criado pela luz em um material semicondutor.
- O papel do silício
- O silício é o material mais comum porque é abundante e tem propriedades elétricas ideais para conduzir elétrons quando estimulados pela luz.
- Em uma célula solar, o silício é purificado e organizado em camadas com dopantes especiais para criar dois tipos de regiões: n e p.
- Dopagem: criando as “principais áreas” da célula
- Região n (negativa): contém muitos elétrons (cargas negativas).
- Região p (positiva): tem poucos elétrons, o que cria “buracos” que se comportam como cargas positivas.
- A interface entre as regiões n e p é chamada de junção p-n. É nessa junção que a magia acontece.
- A junção p-n e o efeito fotovoltaico
- Quando a junção p-n é formada, elétrons e “buracos” ficam separados pela presença de um campo elétrico natural na junção.
- Ao absorver a luz, a energia dos fótons faz com que elétrons ganhem energia suficiente para se mover. Eles são empurrados pelo campo elétrico para um lado da célula.
- Esse movimento cria uma corrente elétrica contínua que pode ser usada por aparelhos elétricos.
- Construção básica de uma célula solar
- Estrutura em camadas:
- Camada de silício dopada tipo N: rica em elétrons.
- Camada de silício dopada tipo P: com poucos elétrons.
- Camada antirreflexo: reduz a perda de luz que seria refletida para fora da célula.
- Contatos elétricos: finas placas de metal na parte superior e inferior para coletar a eletricidade criada.
- Processo de fabricação simplificado:
- Purificação do silício: o silício é processado até ficar muito puro.
- Dopagem: introdução de impurezas para criar regiões tipo N e tipo P.
- Formação da junção p-n: as regiões são colocadas próximas para que o campo elétrico se forme.
- Aplicação de antirreflexo e contatos: aumenta a quantidade de luz absorvida e facilita a retirada da eletricidade.
- Como a energia chega até a sua casa
- Vários conjuntos de células fotovoltaicas formam um módulo (ou painel).
- Vários painéis formam um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica ou a baterias.
- Um inversor converte a corrente contínua gerada em corrente alternada, utilizável pelas tomadas da casa.
- Fatores que afetam o desempenho
- Luz solar disponível: mais luz, mais elétrons.
- Temperatura: altas temperaturas podem reduzir um pouco a eficiência.
- Sombra, sujeira e orientação: painéis bem posicionados rendem mais.
- Tipo de célula: monocristalina costuma ser mais eficiente, policristalina é mais econômica.
- Por que isso é bom para o planeta
- Energia limpa: não emite gases de efeito estufa durante a geração.
- Uso de recursos infinitos do sol (limita o uso de combustíveis fósseis).
- Pode reduzir a conta de energia a longo prazo.
