Células Fotovoltaicas

1.Células Fotovoltaicas

Uma célula solar (também chamada célula fotoelétrica ou célula fotovoltaica) é um dispositivo elétrico de estado sólido capaz de converter a luz diretamente em energia elétrica por intermédio do efeito fotovoltaico.

Os conjuntos de células usadas para fazer módulos solares utilizados na captura de energia da luz solar são conhecidos como painéis ou placas solares. A energia gerada por estes módulos solares é chamada energia solar fotovoltaica.

Segue abaixo uma ilustração esquemática, das camadas que compõem as células fotovoltaicas: (HOW STUFF WORKS, 2010. Disponível em: <hsw.uol.com.br>)

Figura: Camadas de uma célula solar fotovoltaica (PV)

Fonte: HOW STUFF WORKS (Disponível em: ambiente.hsw.uol.com.br)

1.1 Como Painéis de Células Fotovoltaicas Funcionam?

            A figura a seguir esclarece de forma simplificada o funcionamento dos painéis fotovoltaicos: (SEMPRA U.S. GAS & POWER. Disponível em: semprausgp.com)

Figura: Como funcionam os painéis fotovoltaicos

Fonte: Figura disponível no site da empresa Sempra U.S. Gas & Power.

Disponível em: <semprausgp.com>

1.      Primeiramente as partículas que compõem a luz solar (os fótons) atingem o painel de células fotovoltaicas (PV Panel). Parte dessas partículas é absorvida pelo painel, enquanto uma outra fração deles é refletiva;

2.      Os fótons absorvidos transferem energia para os átomos do painel de células fotovoltaicas;

3.      A energia transmitida pelos fótons para os átomos do painel faz com que os elétrons desses átomos sejam soltos. Os elétrons “livres” são então convertidos em eletricidade, que pode ser utilizada em diversas aplicações.

Está é uma demonstração simplificada do funcionamento dos painéis fotovoltaicos. Na visão mais complexa, outros elementos vistos anteriormente participam do processo, como a cobertura antirreflexo, que permite que uma quantidade menor de luz seja refletida, e consequentemente faz com que uma quantidade maior seja absorvida, garantindo melhor aproveitamento energético. (SEMPRA U.S. GAS & POWER. Disponível em: <semprausgp.com>)

1.2 Eficiência das Células Fotovoltaicas

Atualmente, as células fotovoltaicas apresentam eficiência de conversão da ordem de 16%. Existem células fotovoltaicas com eficiências de até 28%, fabricadas de arseneto de gálio, mas o seu alto custo limita a produção dessas células solares para o uso da indústria espacial. A intensidade da radiação solar na superfície terrestre chega até 1.000 watts por metro quadrado, o que representa um enorme potencial energético.

1.3 Potencial de Aproveitamento da Luz Solar

Apesar da luz solar não ser aproveitada extensamente no país, o Brasil é um país com grandes oportunidades no que diz respeito por sua grandeza e potencial para energia solar. O mapa abaixo, demonstra a irradiação solar no mundo inteiro (INSTITUT FÜR TECHNISCHE THERMODYNAMIK - Instituto de Termodinâmica Técnica da Alemanha):

Figura : Irradiação Normal Direta.

Fonte: Institut für Technische Thermodynamik - Instituto de Termodinâmica Técnica da Alemanha Disponível em: <dlr.de>

Segundo a DWN Engenharia LTDA., o aumento de capacidade de geração solar mundial tem sido de 65% por ano entre 2005 e 2010. O gráfico abaixo ilustra esse crescimento:

Figura 5: Crescimento do uso de energia solar nos últimos anos (de 2000 a 2010)

Fonte: DWN Engenharia LTDA. Disponível em: <dwnengenharia.com.br>

Informações da DWN Engenharia LTDA. indicam também que no mundo, já existem cerca de 100 GW de capacidade solar instalados. Só na Alemanha há 25 GW (vide gráfico abaixo) instalados, ou seja, é uma tecnologia que já é viável economicamente. No Brasil, por enquanto, há apenas 2 MW. Esses dados demonstram o quanto o Brasil precisa se desenvolver na área de energias renováveis, em especial no aproveitamento da energia solar. O gráfico a seguir representa o aumento (em MWp) do aproveitamento solar no mundo ao longo dos anos (DWN Engenharia LTDA.).

Figura 6: Aumento (em MWp) do aproveitamento solar no mundo ao longo dos anos.

Fonte: dwnengenharia.com.br