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Células fotovoltaicas: como funcionam

Células fotovoltaicas: como funcionam


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Células fotovoltaicas: como funcionam e como são feitas. Mostramos como funciona uma célula solar à base de silício.

OCélulas fotovoltaicaseles são capazes de converter a radiação solar em eletricidade. Agora isso está claro para todos ... sim, mas como eles fazem isso? A resposta está na estrutura docélula solarmas antes de entrarmos e vermoscomo funciona uma célula fotovoltaicanós lhe daremos o básico.

Da luz à eletricidade

É importante entender o conceito de "luz". A luz tem uma natureza corpuscular e uma natureza ondulatória e, para simplificar, diremos que é constituída por fótons. Cada fóton, portanto, é aquela partícula elementar que forma a luz. Para entender o poder energético da luz, convidamos você a ler nosso artigo "Microondas, como funciona", você verá quequantidade de energiacontido por um fóton depende do comprimento de onda da radiação solar.

Considere que um fóton de 260 nm é caracterizado por uma energia igual a 4,8 elétron-volts. É daí que vem a energia que se transforma em eletricidade. Como essa transformação acontece? Continuamos passo a passo.

Célula fotovoltaica: como é feita

A célula fotovoltaica é composta de silício: este material semicondutor pode converter a energia da radiação solar (luz) em eletricidade.

O silício puro contém 4 elétrons de valência. Para a produção de células solares, é "dopado" para permitir uma passagem ordenada dos elétrons.

O "silício dopado" contém "impurezas" capazes de modificar as propriedades elétricas do semicondutor. Com a introdução de átomos de fósforo, obtém-se a formação de silício tipo n (caracterizado por alta densidade de elétrons livres). Com a introdução de átomos de boro, obtém-se a formação de silício tipo p (as cargas livres são positivas, chamadas de buracos).

O silício, assim tratado, terá uma zona P e uma zona N separadas por uma zona de junção conhecida como “esvaziamento” ou carga espacial. Elétrons da zona n se difundem na zona p, então o silício N é carregado positivamente enquanto o tipo p é carregado negativamente.

A passagem de cargas está de acordo com a convenção: de carga positiva para carga negativa.

Célula fotovoltaica: como funciona

Considere que a zona n e a zona p têm um tamanho de alguns micrômetros e interposta entre essas duas zonas está a carga espacial. A carga espacial mantém as zonas com cargas móveis separadas.

Desta forma, as cobranças estão disponíveis para ocondução de eletricidade.

Quando um fóton “atinge” este sistema, pares “elétron-buraco” são obtidos nas zonas n e p. Este fenômeno é ditoefeito fotoelétrico. O tratamento do silício (dopagem) faz com que os fotoelétrons se movam em direção à zona n (pólo positivo do campo elétrico criado) enquanto os buracos (cargas positivas) vão em direção à zona p (pólo negativo do campo elétrico).

Resumindo:
na célula fotovoltaica há um contato íntimo de duas camadas de silício, uma do tipo pe outra do tipo n. Essas duas camadas são intercaladas por uma junção p-n ou área de esvaziamento, nesta área ocorre a formação de umforte campo eletromagnético. Tudo isso tem apenas alguns mícrons de tamanho.

Operação fotovoltaica

A luz solar "bombardeia" o semicondutor modificado. As cargas elétricas positivas e negativas, paraefeito fotovoltaico, são separados do campo elétrico. Há a formação de uma diferença de potencial que dará origem à circulação deatual: a corrente é tanto maior quanto maior a quantidade de luz incidente. Isso é verdade até certo ponto devido a um fenômeno de saturação: o excesso de energia dos fótons nem sempre gera corrente elétrica, mas é dissipada em calor no interior docélula solar.

A eficiência de um célula solaré dada por vários fatores. Além do "teto" de energia luminosa que uma célula solar é capaz de acomodar antes de dissipá-la na forma de calor, existem outros fatores que fazem umcélula fotovoltaicamais ou menos eficiente.

Para poder desencadear o efeito fotovoltaico, cada fóton deve ter uma certa quantidade de energia. O valor mínimo necessário para acionar o efeito fotovoltaico depende do material de que a célula é feita.

Apenas parte da energia que o fóton transfere para o elétron da célula solar é transformada em eletricidade.

Além disso, nem todos os pares elétron-buraco são separados pela junção n-p, uma parte é recombinada dentro da célula, não ajudando a criar o potencial elétrico.

Como a corrente elétrica é produzida com uma célula solar

Para gerar corrente elétrica, as cargas que circulam na banda de condução terão que atingir os contatos de metal.

Quando a energia da luz atinge a célula solar, os pares elétron-buraco dentro do compartimento de junção n - np - p se comportam de maneira semelhante ao que aconteceria em um diodo com um gerador de corrente em paralelo.


Vídeo: Quanto uma PLACA SOLAR Fotovoltaica pode Gerar por Dia (Julho 2022).


Comentários:

  1. Hoben

    Marcado como marcado.

  2. Mazukus

    Pensamento maravilhoso e muito valioso

  3. Crespin

    Esta é uma informação muito valiosa.

  4. Jennelle

    Você está enganado. Vamos discutir isso. Escreva para mim em PM, vamos nos comunicar.

  5. Togal

    que faríamos sem a sua excelente ideia

  6. Orlin

    Desculpe interromper, também gostaria de expressar minha opinião.



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