Como os Módulos Fotovoltaicos transformam Energia Solar em Energia Elétrica

Muito se fala sobre como os painéis solares e a energia solar têm revolucionado o mercado solar com as novas tecnologias.

Entretanto, poucas pessoas conhecem o que está por trás da real ciência dos módulos fotovoltaicos.

Afinal, como é possível transformar a Energia solar em Energia Elétrica, você sabe?

Não se preocupe se você nunca ouviu falar, pois neste artigo, eu vou te ajudar a entrar nesse mundo da ciência sobre solar. Confere aí um resumo do que vai ser abordado no vídeo abaixo e não se esquece de ler o artigo na íntegra!!

O que é um Módulo Fotovoltaico?

Antes de tudo, de falarmos sobre como funcionam os módulos, precisamos conhecer mais sobre eles.

Eles são compostos por uma associação de várias células solares, constituídas de duas camadas de materiais semicondutores, em geral,  compostos por cristais de silício.

Existem alguns tipos de células fotovoltaicas, são elas:

1. Células de silício monocristalino

São células que possuem os cantos arredondados, visivelmente notáveis.  Elas são feitas em lingotes de silício, que possuem a forma cilíndrica. 

Funciona assim: as lâminas de silício, os wafers, são cortadas nesses lingotes e depois são transformadas em células solares.  Os wafers são cultivados por um processo chamado Czochralski.

As células monocristalinas, em comparação à outros tipos, são mais eficientes, pois conseguem converter uma grande parte da luz do sol em energia elétrica.

2. Células de silício policristalino

Essas células solares são compostas de cristais de silício que são fundido em grandes blocos e depois são cortados em wafers, em quadrados. Dessa forma é possível ver os múltiplos cristais, por isso o nome policristalino, interessante não é mesmo?

As células de silício policristalino em comparação às que são monocristalinas possuem menos eficiência. Em geral, painéis monocristalinos conseguem atingem 20% de eficiência e os de policristalino entre 15% e 17%.

Em contrapartida os painéis que possuem esse tipo de célula são mais baratos que os de silício monocristalino. Isto porque o processo de fabricação do material gera menos custos.

3. Células de filme fino

Os painéis feitos com células de filme fino possuem um processo de fabricação bem diferente dos outros com silício cristalino. Eles são feitos com materiais variados, como Telureto de Cádmio (CdTe), Seleneto de cobre gálio índio (CIGS) e silício amorfo (a-Si).

A produção funciona assim: os materiais são depositados em camadas finas sobre uma superfície de vidro ou de metal, formando painel de uma só vez, o que torna o custo de fabricação muito menor, assim são mais baratos.

Em compensação, eles possuem baixa eficiência energética, o que necessita de uma área instalada bem maior , para se ter uma maior capacidade de potência. Apesar disso, a tecnologia que utiliza os filmes finos representam por volta de 20% do mercado de energia solar.

4. Células Orgânicas (OPV)

Os filmes fotovoltaicos orgânicos, conhecidos como OPV, são células orgânicas compostas por materiais não tóxicos e que são em abundância na natureza.

Algumas características das células orgânicas são: semi transparência, flexibilidade, leveza e são finas. Além disso elas podem gerar energia elétrica a partir da energia solar com uma excelente eficiência, através do efeito fotovoltaico.

Durante a fabricação do filme orgânico cada lâmina recebe cinco camadas de nano folhas de polímeros, condutores de energia. Após isso essas folhas são impressas em um rolo plástico.

O OPV é uma tecnologia super sustentável, pois ele consegue liberar 20 vezes menos carbono em comparação com os painéis solares fabricados com silício.  Além de conseguirem bloquear quase 100% das radiações infravermelho e ultravioleta. Incrível!!

Como funcionam os Módulos Fotovoltaicos?

Agora que você já sabe os que são os módulos solares e quais os tipos de células fotovoltaicas que podem constituí-lo, vamos entender como os módulos conseguem transformar energia solar em energia elétrica através do chamado efeito fotovoltaico.

Tudo começa com a radiação que vem do sol, quando ela incide sobre os painéis fotovoltaicos, conjunto de módulos solares, os fótons (partículas da luz do sol) entram na célula fotovoltaica e fazem com que os elétron das camadas mais externas dos átomos se libertem.

Isso gera um movimento de elétrons livres, produzindo uma corrente elétrica. É dessa maneira que elas que conseguem transformar a energia proveniente do sol em energia elétrica. Massa né?!

Outro informação interessante é que as células solares constituídas de silício possuem duas camadas com cargas opostas, uma negativa e uma positiva.

Quando os elétrons se soltam dos átomos, eles se acumulam na parte negativa e depois migram para a positiva , criando uma diferença de potencial.  Esse movimento acontece durante o dia todo, sempre gerando uma corrente elétrica que produz a eletricidade.

É por isso que quanto maior radiação solar que incide nos seus módulos, maior o rendimento que o sistema instalado terá. Por isso é tão importante que haja uma manutenção e limpeza dos painéis, pois evita que resquícios possam impedir que a luz do sol entre de maneira efetiva nas células solares.

Depois de todo esse processo do efeito fotovoltaico, a energia elétrica gerada é conduzida ao inversor, que transforma a corrente contínua em alternada e em seguida, ela vai para o quadro de distribuição da sua casa, e a partir daí tudo que é conectado, está utilizando a energia proveniente do sol. Incrível não é mesmo?

Então, você já tinha imaginado que uma pequena partícula proveniente do sol pudesse gerar um efeito tão incrível e único como esse?

O que nós podemos concluir é que a utilização da Energia Solar envolve uma ciência revolucionária e mágica, que nos tem permitido produzir energias sustentáveis que ajudam a reduzir cada vez os impactos ambientais. 

Gostou de entender um pouco como os módulos fotovoltaicos transformam a energia do sol em energia elétrica? Me fala aqui nos comentários.