Os painéis solares fotovoltaicos são baseados em uma tecnologia de alta tecnologia, mas extremamente simples, que converte a luz solar diretamente em eletricidade.
É uma ideia que existe há mais de um século.
Em 1839, o cientista francês Edmond Becquerel descobriu que certos materiais emitiam faíscas de eletricidade quando atingidos pela luz solar. Os pesquisadores logo descobriram que essa propriedade, chamada de efeito fotoelétrico, poderia ser aproveitada; as primeiras células fotovoltaicas, feitas de selênio, foram criadas no final do século XIX. Na década de 1950, os cientistas do Bell Labs revisitaram a tecnologia e, usando silício, produziram células fotovoltaicas que podiam converter 4% da energia da luz solar diretamente em eletricidade.
Os componentes de uma célula fotovoltaica
Os componentes mais importantes de uma célula fotovoltaica são duas camadas de material semicondutor comumente composto de cristais de silício. Por si só, o silício cristalizado não é um bom condutor de eletricidade, mas quando impurezas são adicionadas intencionalmente - um processo chamado dopagem - o cenário está montado para a criação de uma corrente elétrica.
A camada inferior da célula fotovoltaica é geralmente dopada com boro, que se liga ao silício para facilitar uma carga positiva (P), enquanto a camada superior é dopada com fósforo, que se liga ao silício para facilitar uma carga negativa (N).
A superfície entre os semicondutores "tipo p" e "tipo n" resultantes é chamada de junção P-N (consulte o diagrama abaixo). O movimento do elétron nesta superfície produz um campo elétrico que permite que os elétrons fluam apenas da camada tipo p para a camada tipo n.
Quando a luz solar entra na célula, sua energia solta os elétrons em ambas as camadas. Por causa das cargas opostas das camadas, os elétrons querem fluir da camada tipo n para a camada tipo p. Mas o campo elétrico na junção P-N impede que isso aconteça.
A presença de um circuito externo, entretanto, fornece o caminho necessário para que os elétrons na camada do tipo n viajem para a camada do tipo p. Os elétrons que fluem por este circuito - normalmente fios finos correndo ao longo da parte superior da camada do tipo n - fornecem ao proprietário da célula um suprimento de eletricidade.
A maioria dos sistemas fotovoltaicos é baseada em células quadradas individuais com algumas polegadas de lado. Sozinhas, cada célula gera muito pouca energia (alguns watts), então elas são agrupadas como módulos ou painéis. Os painéis são usados como unidades separadas ou agrupados em matrizes maiores.
Historicamente, a maioria dos painéis fotovoltaicos foi usada para fins fora da rede, fornecendo energia para residências em locais remotos, torres de telefone celular, sinais de trânsito e bombas d'água. Nos últimos anos, no entanto, a energia solar experimentou um crescimento notável nos Estados Unidos e em outros países para aplicações em que a energia chega à rede elétrica. Essas aplicações fotovoltaicas conectadas à rede representam agora mais de 99 por cento do mercado solar global.
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