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Célula Fotovoltaica

As tecnologias e eficiência das células fotovoltaicas.

As células fotovoltaicas são os dispositivos elétricos responsáveis pela conversão da energia solar em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. As tecnologias das células fotovoltaicas podem ser divididas em três categorias: primeira geração (silício mono e policristalinos), segunda geração (silício amorfo e filmes finos) e terceira geração (múltiplas junções).

Na primeira geração, as células são constituídas de silício cristalino sendo também as mais usadas e comercializadas atualmente. Podem ser divididas conforme a utilização do silício na fabricação em: monocristalino (m-si) e policristalino (p-si).

As células de silício monocristalino são as mais eficientes produzidas em larga escala e disponíveis no mercado. Tem um custo de produção mais elevado que outros tipos de célula, já que para sua produção é necessário que o silício tenha um elevado grau de pureza da ordem de 99,99%. As células monocristalinas possuem uma coloração normalmente azulada escura ou preta.

As células de silício policristalino possuem um custo de produção menor que as de monocristalino, o que resulta um material menos eficiente na conversão fotovoltaica. Possuem aparência heterogênea e normalmente são encontradas na cor azul.

Nas células de segunda geração desenvolvidas para otimizar a redução dos custos de produção, o processo de deposição por vaporização ou por eletrodeposição evita os desperdícios que ocorrem na serragem dos wafers cristalinos. A primeira tecnologia desta geração são as células de silício amorfo (a-si), no entanto foram as células de Disseleneto de Cobre Gálio e Índio (CIS e CIGS) e Telureto de Cádmio (CdTe) que ao serem mais eficientes constituíram um verdadeiro avanço. Por se formarem de partículas semicondutoras com uma espessura muito pequena são chamadas de filmes finos. Uma vantagem desta tecnologia é o melhor aproveitamento da luz solar para baixos valores de radiação e para radiações do tipo difusa. Como se trata de uma tecnologia em filmes finos, tem forte expansão em aplicações arquitetônicas, visto que apresenta uma estética mais atraente e pode substituir materiais utilizados na construção civil (telhados, fachadas, etc).

As células de terceira geração surgiram com o intuito de melhorar o desempenho elétrico das células de segunda geração de filmes finos, embora mantendo custos de produção baixos. As altas eficiências são atingidas utilizando células fotovoltaicas com camadas múltiplas (Múltiplas Junções), com aumento da concentração dos componentes, para absorverem também na região espectral de infravermelho, além disto, uma outra opção utilizada é concentrar a luz solar usando espelhos e lentes. Estão incluídas nesta geração as tecnologias das células hibridas (HIT – Heterojunction with Intrinsic Thin layer) e orgânicas.

A eficiência das células fotovoltaicas

A eficiência de conversão de uma célula fotovoltaica é a porcentagem da energia solar que incide sobre um dispositivo fotovoltaico e é convertida em energia elétrica utilizável. Melhorar esta eficiência de conversão é um objetivo-chave dos estudos e pesquisas que ajudam também a tornar as tecnologias FV com custos competitivos frente as fontes convencionais de energia.

O Laboratório Nacional das Energias Renováveis (National Renewable Energy Laboratory) dos Estados Unidos tem registrados dados da evolução da eficiências das células fotovoltaicas desde meados dos anos 70. Ao fim, na figura a seguir é apresentada a evolução e os melhores resultados obtidos e registrados em laboratório para diferentes tipos de tecnologias de células fotovoltaicas.

efficiency_chartset16

Download aqui

Referências

[1] PASSOS, F. L. L. Metodologia e Ferramenta Computacional para Estudo da Viabilidade Técnica e Econômica de um Sistema de Microgeração Fotovoltaica. IFSul, Pelotas – RS (2016).

[2] NREL

 

Esse post original é do Blog MICROGERAÇÃO FOTOVOLTAICA Acesse e confira outras noticias do setor.

 

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