Energia fotovoltaica

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Energia Solar Fotovoltaica
A conversão de energia solar em energia elétrica foi verificado pela primeira vez por Edmond
Becquerel, em 1839 onde constatou uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura
de material semicondutor quando exposto a luz. Em 1876 foi montado o primeiro aparato
fotovoltaico resultado de estudos das estruturas no estado sólido, e apenas em 1956 iniciou-se
aprodução industrial seguindo o desenvolvimento da microeletrônica.
Neste ano a utilização de fotocélulas foi de papel decisivo para os programas espaciais. Com
este impulso, houve um avanço significativo na tecnologia fotovoltaica onde aprimorou-se o
processo de fabricação, a eficiência das células e seu peso. Com a crise mundial de energia de
1973/74, a preocupação em estudar novas formas deprodução de energia fez com a utilização
de células fotovoltaicas não se restringisse somente para programas espacias mas que fosse
intensamente estudados e utilizados no meio terrestre para suprir o fornecimento de energia.
Um dos fatores que impossibilitava a utilização da energia solar fotovoltaica em larga escala
era o alto custo das células fotovoltaicas. As primeiras células foramproduzidas com o custo de
US$600/W para o programa espacial. Com a ampliação dos mercados e várias empresas
voltadas para a produção de células fotovoltaicas, o preço tem reduzido ao longo dos anos
podendo ser encontrado hoje, para grandes escalas, o custo médio de US$ 8,00/W.
Atualmente, os sistemas fotovoltaicos vêm sendo utilizados em instalações remotas
possiblitando vários projetos sociais,agropastoris, de irrigação e comunicações. As facilidades
de um sistemas fotovoltaico tais como: modularidade, baixos custos de manutenção e vida útil
longa, fazem com que sejam de grande importância para instalações em lugares desprovidos
da rede elétrica.
4.1. Efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico dá-se em materiais da natureza denominados semicondutores que se
caracterizam pela presençade bandas de energia onde é permitida a presença de elétrons
(banda de valência) e de outra onde totalmente “vazia” (banda de condução).
O semicondutor mais usado é o silício. Seus átomos se caracterizam por possuirem quatro
elétrons que se ligam aos vizinhos, formando uma rede cristalina. Ao adicionarem-se átomos
com cinco elétrons de ligação, como o fósforo, por exemplo, haverá um elétronem excesso
que não poderá ser emparelhado e que ficará "sobrando", fracamente ligado a seu átomo de
origem. Isto faz com que, com pouca energia térmica, este elétron se livre, indo para a banda
de condução. Diz-se assim, que o fósforo é um dopante doador de elétrons e denomina-se
dopante n ou impureza n.

Figura 1Corte transversal de uma célula folovoltaica

Se, por outro lado,introduzem-se átomos com apenas três elétrons de ligação, como é o caso
do boro, haverá uma falta de um elétron para satisfazer as ligações com os átomos de silício
da rede. Esta falta de elétron é denominada buraco ou lacuna e ocorre que, com pouca energia
térmica, um elétron de um sítio vizinho pode passar a esta posição, fazendo com que o buraco
se desloque. Diz-se portanto, que o boro é um aceitadorde elétrons ou um dopante p.





Figura 2Efeito fotovoltaico na junção pn
Se, partindo de um silício puro, forem introduzidos átomos de boro em uma metade e de
fósforo na outra, será formado o que se chama junção pn. O que ocorre nesta junção é que
elétrons livres do lado n passam ao lado p onde encontram os buracos que os capturam; isto
faz com que haja um acúmulo de elétrons no ladop, tornando-o negativamente carregado e uma redução de elétrons do lado n, que o torna eletricamente positivo. Estas cargas
aprisionadas dão origem a um campo elétrico permanente que dificulta a passagem de mais
elétrons do lado n para o lado p; este processo alcança um equilíbrio quando o campo elétrico
forma uma barreira capaz de barrar os elétrons livres remanescentes no lado n.
Se uma...
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