Como as placas solares funcionam?
É incrível que, com a ajuda de células solares, possamos converter a luz solar em energia e eletricidade. Leia mais e descubra como funcionam as células solares.
Breve resumo: Como funcionam os painéis solares
- O painel solar fotovoltaico é responsável por converter os raios do sol em eletricidade.
- Este processo é possibilitado pelas células solares e pelo efeito fotovoltaico.
- As células solares consistem em um material semicondutor, geralmente silício, ao qual é adicionado outro elemento com mais ou menos elétrons.
- As células solares absorvem partículas de energia do sol quando entram em contato com seus raios. A energia então desaloja elétrons de seus átomos, que podem então fluir através do painel.
- O movimento dos elétrons cria uma diferença de potencial que leva à geração de eletricidade, que é então captada dos terminais do painel e enviada para a casa.
O que é um painel solar fotovoltaico?
Os painéis solares são dispositivos semelhantes a vidro que são geralmente instalados em um telhado ou outro local conveniente. Os módulos são geralmente fixados de tal forma que apontam na direção do sol.
Os módulos solares diferem na aparência, pois existem três tipos diferentes: módulos solares de película fina monocristalina, policristalina e amorfo. Os três tipos diferem não apenas na aparência, mas também na eficiência, fator crucial para qualquer sistema de energia solar instalado.
De que são feitos os painéis fotovoltaicos?
Os painéis solares são compostos de muitas pequenas unidades chamadas células solares conectadas em série. Cada uma dessas células consiste em finas pastilhas de silício. O silício é um material semicondutor. Ocorre na natureza como um sólido cristalino duro e quebradiço pertencente à família dos carbonos. Na fabricação de células solares, o silício é dopado com elementos como boro e gálio para melhorar suas propriedades elétricas.
O silício é preferido para a fabricação de células solares porque tem várias vantagens em relação a outros materiais. Isso inclui a disponibilidade e o fato de ser fácil derreter e moldar no tamanho e na forma que você deseja.
As muitas células solares em um painel são revestidas com um material antirreflexo. Isso garante que o máximo de luz solar possível caia na superfície e a energia solar seja absorvida e não refletida. Um módulo solar também consiste em uma tampa de vidro, cuja função é proteger as células solares contra danos.
Como funcionam um painel fotovoltaico?
A conversão de raios solares em eletricidade por painéis solares é um processo interessante que é possibilitado pelos seguintes fatores:
- Camadas do tipo P e do tipo N
- O efeito fotovoltaico
Camadas do tipo P e do tipo N
Cada painel solar é projetado para ter duas camadas de semicondutores, o tipo p e o tipo n. Os dois são separados por uma junção p-n.
Tipo P significa simplesmente que esta área é carregada positivamente. Esta camada está no lado inferior da placa.
O tipo n, por outro lado, significa que esta seção do semicondutor é carregada negativamente. A camada do tipo n está na parte superior do painel onde é exposta ao sol.
As duas camadas semicondutoras são dopadas, o que significa que são enriquecidas com outro elemento que está faltando um elétron ou tem um elétron extra. Isso cria um desequilíbrio que facilita o movimento de elétrons livres, que são carregados negativamente.
O efeito fotovoltaico
A conversão de luz do sol em energia elétrica por um módulo solar é possibilitada pelo efeito fotovoltaico. Este é um processo físico e químico que permite que certos materiais produzam uma tensão ou corrente elétrica quando atingidos por um raio de luz do sol.
Em condições normais, as células solares estão inativas porque seus átomos são mantidos firmemente juntos. Isso significa que não há elétrons livres.
No entanto, isso muda quando partículas de energia do sol, os chamados fótons, caem no painel. Eles são absorvidos pelas células, fornecendo energia para as camadas. Isso permite que os elétrons escapem dos átomos do material semicondutor.
Como as camadas p e n têm cargas opostas, os elétrons tentam se mover pela junção positivo-negativo após serem separados dos átomos.
A junção é projetada para permitir que apenas os elétrons passem da camada do tipo p para a camada do tipo n. O movimento dos elétrons cria uma diferença no potencial elétrico, que leva então ao fluxo de corrente.
A energia solar se beneficia disso fornecendo às células um circuito externo que facilita o fluxo da corrente gerada nos terminais de saída do painel. De lá, é conduzido para dentro da casa por meio de linhas elétricas.
Dependendo do tipo de sistema de energia solar, a energia elétrica gerada pode ser alimentada em um banco de baterias ou inversor, ou mesmo usada diretamente.
Quanta energia um painel solar gera?
O efeito fotovoltaico determina a quantidade de eletricidade produzida por um módulo. A quantidade de energia elétrica produzida por um painel solar depende do efeito fotovoltaico, que também é afetado pela intensidade do sol.
Quando a luz solar mais brilhante atinge todas as células solares em um módulo, muitos elétrons são liberados. Isso permite que eles se movam livremente pela junção, criando uma diferença elétrica maior que resulta em mais corrente.
No entanto, quando apenas algumas células são expostas à luz solar, o desempenho geral do módulo cai porque há poucos elétrons livres. Portanto, certifique-se de que nenhuma parte de um módulo solar instalado esteja sombreada.
No entanto, vale a pena notar que os módulos também são equipados com diodos de bypass. Como as células solares são conectadas em série, a falha de uma ou mais células pode afetar o desempenho de um painel solar.
Por esta razão, os módulos são equipados com diodos de bypass que garantem que a corrente flua através de células sombreadas que não estão produzindo eletricidade.
Apesar disso, ignorar não melhora a eficiência de um painel solar, pois funciona melhor quando todas as células estão absorvendo fótons e produzindo eletricidade.
Que tipo de eletricidade é produzida por um painel solar? Corrente contínua vs. corrente alternada
Os módulos solares geram corrente contínua (DC). A corrente contínua é um tipo de eletricidade em que os elétrons fluem em uma direção, do polo negativo para o polo positivo de um circuito.
A corrente contínua pode ser usada desta forma ou pode ser convertida em corrente alternada (AC) por um inversor.
A corrente alternada (AC) refere-se a um tipo de eletricidade na qual os elétrons mudam periodicamente de direção. Uma vez eles fluem na direção para frente e na próxima vez eles fluem na direção reversa.
A AC em oposição a CC é comumente usada em sistemas de energia solar doméstica por dois motivos principais:
- A maioria dos aparelhos e aparelhos elétricos do mercado utilizam corrente alternada.
- Ao contrário da corrente contínua, a corrente alternada pode ser transmitida por longas distâncias sem muita perda de energia. A corrente alternada é possível porque a tensão pode ser aumentada ou diminuída usando transformadores encontrados em aparelhos elétricos. A corrente alternada é mais segura para uso doméstico porque a tensão pode ser reduzida para o nível correto conforme necessário.
Definição de Termos
Semicondutor – Qualquer material com propriedades elétricas entre as de um bom condutor de eletricidade e um isolante. Portanto, não é um bom condutor nem um bom isolante.
Fotovoltaica – A ciência de converter a luz solar em eletricidade usando células fotovoltaicas, que são feitas de materiais semicondutores.
Elétrons – Estas são as partículas subatômicas carregadas negativamente encontradas fora do núcleo atômico. Eles são responsáveis pelo fluxo de eletricidade de um átomo para outro.
Fótons – São as partículas básicas de luz que contêm energia. A energia é usada para separar os elétrons de seus átomos em um material semicondutor.
Silício – É um elemento químico com propriedades semicondutoras e é normalmente usado para células solares.
Dopagem – Impurezas são adicionadas a um material semicondutor para melhorar suas propriedades elétricas.
Eu sou a representação de todos profissionais de energia solar. Visto a camisa de todos trabalhadores do setor de instalação e manutenção de sistemas fotovoltaicos pelo Brasil afora.
