SUSTENTABILIDADE EM RESIDÊNCIAS

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE ITAJUBÁ – FEPI

Curso de Engenharia Elétrica

Leonardo Alves Ferreira

SUSTENTABILIDADE EM RESIDÊNCIAS

ITAJUBÁ

2013

Leonardo Alves Ferreira

SUSTENTABILIDADE EM RESIDÊNCIAS

Trabalho sobre Sustentabilidade em Residências referente à disciplina de Física 1, do curso de Engenharia Elétrica do Centro Universitário de Itajubá - FEPI.

Professor: André Silva Chaves

ITAJUBÁ

2013

Sumário

1. Introdução 2

2. A Energia Solar Fotovoltaica 3

3. Efeito Fotovoltaico 5

4. Sistemas de Energia Solar Fotovoltaica 7

5. Composição dos Painéis Fotovoltaicos 8

6. Matéria-Prima das Células Fotovoltaicas 9

6.1 Silício Cristalino (c-Si) 9

10

6.2 Silício Amorfo Hidrogenado (a-Si) 11

7. Vantagens e Desvantagens da Energia Fotovoltaica 12

8. Conclusão 13

9. Referências Bibliográficas 13

Lista de Figuras

Figura 1: Faixas de Energia [1]. 5

Figura 2: Corte transversal de uma célula fotovoltaica [1]. 6

Figura 3: Efeito fotovoltaico na junção PN [1]. 7

Figura 4: Sistema isolado (Off-grid) [2]. 8

Figura 5: Sistema conectado à rede (Grid-tie) [2]. 8

Figura 6: Painéis fotovoltaicos [2]. 9

Figura 7: Célula de silício monocristalino [2]. 10

Figura 8: Célula de silício policristalino [2]. 10

Figura 9: Painel de silício amorfo hidrogenado [2]. 11

1. Introdução

O crescimento contínuo da população e do consumo de energia, associado à escassez dos combustíveis fósseis e à poluição gerada pela sua queima, faz com que haja a necessidade do desenvolvimento sustentável, buscando formas de geração de energia mais limpas e renováveis, atendendo as necessidades energéticas e sem prejudicar as condições de vida no planeta. É baseado nessa necessidade que a energia solar fotovoltaica é utilizada.

A energia solar fotovoltaica é obtida através da conversão da radiação solar em eletricidade por intermédio de materiais semicondutores.

2. A Energia Solar Fotovoltaica

A energia solar fotovoltaica é obtida através da conversão da radiação solar em eletricidade por intermédio de materiais semicondutores. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Fotovoltaico [1].

O Efeito Fotovoltaico foi observado pela primeira vez em 1839 pelo físico francês Edmund Becquerel, numa solução de selênio. Becquerel notou o aparecimento de uma tensão entre os eletrodos de solução condutora, quando esta era iluminada pela luz solar. Mas tarde, por volta do ano de 1870, o efeito fotovoltaico foi estudado em sólidos, tal como o selênio e, por volta de 1880, a primeira célula fotovoltaica foi construída utilizando-se o selênio. A eficiência desta célula era na faixa de 2% [1].

Pesquisas em aplicações práticas para a tecnologia fotovoltaica foram iniciadas nos Estados Unidos da América na década de 1950. Em 1954, o Laboratório Bell produziu a primeira célula fotovoltaica de silício de junção PN. A partir de então se trabalhou na obtenção de um sistema realizável e de longa duração para sistemas de alimentação de satélites [1].

Com a crise mundial de energia de 1973/74, a preocupação em estudar novas formas de produção de energia fez com que a utilização de células fotovoltaicas não se restringisse somente à programas espaciais, mas que fosse intensamente estudada e utilizada no meio terrestre para suprir o fornecimento de energia [1].

Existem hoje muitos materiais semicondutores apropriados para a conversão fotovoltaica. Entre o silício cristalino e o silício amorfo hidrogenado, que são os mais comumente usados, há diferenças de estrutura. No primeiro, os átomos ocupam posições regulares no espaço, formando uma rede perfeitamente periódica (cristal). No segundo, que é de utilização mais recente e mais promissora do ponto de vista econômico, essa periodicidade não é respeitada. Alguns dos defeitos que acompanham a estrutura imperfeita são compensados com átomos de hidrogênio. Filmes muitos finos de silício amorfo hidrogenados são suficientes para a fabricação de células solares relativamente eficientes. Outros materiais como arseneto de gálio e filmes de CdS-Cu2S, CdS-InP estão sendo pesquisados. Estes filmes finos não têm sido fabricados com células discretas, mas são depositados diretamente em um substrato, tal como uma lâmina de vidro ou metal, sendo relativamente mais baratos que as pastilhas de silício [1].

Os principais eventos na história do desenvolvimento dos equipamentos de conversão de energia solar fotovoltaica são descritos abaixo:

• (1839) Efeito Fotovoltaico (Becquerel);

• (1870) Efeito Fotovoltaico estudado em sólidos;

• (1880) Construção da primeira célula fotovoltaica;

• (1950)