Você conhece o funcionamento das células fotovoltaicas?

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Painel Solar Fotovoltaico
Foto: neosolar

Você já deve ter ouvido falar no termo células fotovoltaicas (FV), muito utilizado em assuntos relacionados a novas fontes de energia limpa, alternativa sustentável, entre outros.

As células fotovoltaicas são essenciais para a produção de energia elétrica através dos painéis solares. Ou seja, uma célula fotovoltaica ou fotoelétrica é um dispositivo elétrico capaz de converter a luz do Sol em energia elétrica através de um processo chamado “efeito fotovoltaico”.

Dependendo da célula, o fator de conversão da luz em energia elétrica pode girar em torno de 16% até 28%. É um índice um tanto quanto baixo, porém essa produção não produz nenhum tipo de resíduo e consequências negativas ao meio ambiente, sendo, por isso, considerada uma fonte de energia limpa.

Elas são utilizadas em sistemas de painéis solares que são instalados no telhado de casas ou empresas para o aproveitamento de energia local. Mas também existem usinas de energia solar, onde os painéis são instalados lado a lado no chão e ordenados em linhas, preenchendo toda área. O Brasil inaugurou sua primeira usina solar em Campinas (SP), em uma área com cerca de 14 mil m², com capacidade suficiente para abastecer, mensalmente, 657 residências.

Além disso, alguns aparelhos eletrônicos funcionam apenas com pequenos painéis fotovoltaicos, como, por exemplo, as famosas calculadoras sem pilhas que surgiram no final dos anos 80.

O efeito fotovoltaico foi descoberto em 1839, mas só em 1883 que as células foram, de fato, construídas por Charles Fritts. E dessa época até os dias atuais, houveram três gerações fotovoltaicas.

Painel solar
Usina Solar em Campinas. Foto: economia.terra

As células fotovoltaicas utilizadas atualmente usam semicondutores que dependem da junção p-n para separar partículas carregadas por fotogestão. Esses dispositivos contam com células fotoeletroquímicas e células de nanocristais. A junção p-n consiste em uma interface com duas camadas com material semicondutor, uma delas é carregada positivamente (p) e a outra negativamente (n), formando, assim, um campo elétrico onde é possível definir um fluxo de elétrons estimulados, nesse caso, pelo calor da luz solar.

São os semicondutores, como o silício (mais utilizado para esse fim), que fazem toda a “mágica” começar. Eles absorvem certa quantidade de luz. Basicamente, a energia da luz arranca os elétrons fracamente ligados, permitindo que eles possam fluir livremente.

As células fotovoltaicas também possuem um ou mais campos elétricos que forçam esses elétrons a fluir em um sentido para completar a sua cadeia elétrica ao redor do núcleo. Esse fluxo de elétrons é uma corrente; e colocando contatos de metal na parte superior e na parte inferior da célula fotovoltaica, podemos drenar essa corrente para usá-la externamente, obtendo assim a energia elétrica.