Como Funciona o Painel Solar Fotovoltaico (Placas Fotovoltaicas)

Fonte: Portal Solar

Todos nós sabemos que a luz do sol atinge o painel fotovoltaico solar e de alguma forma ele gera energia elétrica. Qual é a explicação cientifica por traz deste efeito fotovoltaico?

O painel solar (placa solar fotovoltaica) é o equipamento essencial para se gerar energia fotovoltaica, o qual é composto por células fotovoltaicas fabricadas a partir de materiais semicondutores, como o silício, que absorvem a luz do sol e geram energia elétrica pelo efeito fotovoltaico.

A placa solar funciona quando os fótons atingem as células fotovoltaicas, fazendo com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam e migrem para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons, criando uma corrente elétrica, chamada de energia solar fotovoltaica.

A geração de corrente elétrica pelos painéis solares ocorre quando os fótons (partículas de luz solar) colidem com os átomos do material do painel solar, provocando assim o deslocamento dos elétrons. Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou o que nós chamamos de Energia Solar Fotovoltaica.

Por trás do efeito fotovoltaico

O uso de placas solares fotovoltaicas tem como função coletar fótons da luz solar que, ao se colidirem com os átomos de silício ou outro semicondutor do painel solar, geram um deslocamento de elétrons, criando uma corrente elétrica. Esse fenômeno tem o nome de “efeito fotovoltaico”.

Sabemos que a luz do sol atinge o painel fotovoltaico solar e, de alguma forma, é gerada energia elétrica. Qual é a explicação cientifica por traz deste efeito fotovoltaico?

Célula Fotovoltaica de Silício como_funciona_o_painel_solar_Passo-1

A parte mais importante de um painel solar fotovoltaico (placa fotovoltaica) são as células fotovoltaicas de silício (Si). O silício é composto de átomos minúsculos que são carregadas com elétrons.

A concepção mais comum de painéis fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) utiliza dois tipos diferentes de silício, que serve para criar cargas negativas e positivas.

Para criar uma carga negativa, o silício é combinado com boro, e para criar uma carga positiva, o silício é combinado com o fósforo.

Esta combinação cria mais elétrons no silício carregado positivamente e menos elétrons no silício carregado negativamente.

O silício carregado positivamente é “sanduichado” com o silício carregado negativamente, isso permite a célula de silício reagir com o sol produzindo energia elétrica.

A Construção do Painel Solar Fotovoltaicocomo_funciona_o_painel_solar_Passo-2

Cada célula fotovoltaica é cuidadosamente colocada, plana, em série, uma após a outra.

As células fotovoltaicas individuais são conectadas usando uma faixa condutora extremamente fina. Esta tira é tecida de cima para baixo de cada célula, de modo que todas as células fotovoltaicas do painel solar fotovoltaico estejam ligadas, assim criando um circuito.

Essa série de células fotovoltaicas é então coberta com uma lamina de vidro temperado, tratado com uma substância antiaderente e antirreflexo, e emoldurado usando um quadro de alumínio.

Na parte de trás do painel fotovoltaico, há dois condutores provenientes de uma pequena caixa preta (caixa de junção). Esses cabos são usados para ligar os painéis solares fotovoltaicos (placas fotovoltaicas) em conjunto, formando uma série de painéis fotovoltaicos. Esse conjunto de painéis fotovoltaicos é então conectado através de cabos de corrente contínua ao inversor solar.

Efeito Fotovoltaico- o processo que gera eletricidade 

As partículas de luz que viajam do Sol à Terra a cada dia, são chamadas de fótons. Os fótons levam cerca de 8 minutos e 20 segundos para percorrer a trajetória do Sol até a Terra.

Abaixo, uma explicação básica do que acontece quando os fótons atingem as células solares:

  • Quando os fótons atingem as células fotovoltaicas, eles fazem com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam.como_funciona_o_painel_solar_Passo-3
  • Esses elétrons livres vão migrar, através da corrente elétrica, para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons.como_funciona_o_painel_solar_Passo-4
  • Durante o dia todo, os elétrons irão fluir em uma direção constante, deixando os átomos e preenchendo lacunas em átomos diferentes.
  • Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou o que nós chamamos de Energia Solar Fotovoltaica.como_funciona_o_painel_solar_passo-5

Esta explicação é uma forma simples de mostrar o efeito fotovoltaico.

Na realidade existem outros materiais além do silício utilizados para a fabricação de células fotovoltaicas e, outras formas de se fabricar uma placa solar fotovoltaica.

A tecnologia explicada acima é a mais utilizada mundialmente, representando provavelmente 90% do mercado de painéis solares no mundo.

     

 

Tamanho e potência da placa solar

Elas possuem dimensões de aproximadamente 1 m x 1,65 m e pesam em torno de 18 – 20 kg cada. As potências dessas placas fotovoltaicas variam de 240, 245, 250, 255, 260, 265 até 270 Watts. As mais eficientes estão acima de 250 Watts.

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