CÉLULAS SOLARES

CÉLULAS SOLARES

Uma célula solar é um dispositivo que tem seu funcionamento fundamentado no efeito fotovoltaico que consiste, essencialmente, na conversão de energia luminosa incidente sobre materiais semicondutores, convenientemente tratados, em eletricidade. As células solares, ou fotovoltaicas, consistem basicamente de duas camadas de material semicondutor, um tipo p e outro tipo n. A FIG. 2.1 mostra, esquematicamente, o que ocorre numa célula fotovoltaica. Quando fótons atingem a camada absorvedora de uma célula, pares elétron-buraco são gerados e separados pelo campo elétrico embutido, ou seja, elétrons são arrastados para o lado n e buracos são arrastados para o lado p. Assim, surge uma diferença de potencial nos 28 terminais da célula, a qual variará proporcionalmente conforme a intensidade da luz incidente.

Ao contrário da maioria dos outros semicondutores, o dispositivo fotovoltaico não usa a estrutura normal do silício, como nos diodos, ao invés disso usa uma fina camada de óxido transparente. Estes óxidos são altamente transparentes e tem alta condutividade elétrica. Camadas anti-reflexo podem ser usadas para cobrir uma célula fotovoltaica. Os cristais policristalinos são grãos minúsculos de material semicondutor.

As propriedades dos filmes policristalinos são diferentes do silício normal. Ele provou ser melhor para criar um campo elétrico entre dois materiais semicondutores diferentes.

Células de silício monocristalino

Estas células obtém-se a partir de barras cilíndricas de silício monocristalino produzidas em fornos especiais. As células são obtidas por corte das barras em forma de pastilhas finas (0,4 – 0,5 mm 2 de espessura). A sua eficiência na conversão da luz solar em eletricidade é superior a 12%. A figura 2.4 mostra a estrutura de uma célula monocristalina. Células de silício policristalino

Estas células são produzidas a partir de blocos de silício obtidos por fusão de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício esfria lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se organizam num único cristal. Forma-se uma estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletricidade é ligeiramente menor do que nas de silício monocristalino. Afigura 2.5 mostra a estrutura de uma célula de silício policristalino.

Células de silício amorfo

Estas células são obtidas por meio da deposição de camadas finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal. Sua eficiência na conversão de luz solar em eletricidade varia entre 5% e 7%. A figura 2.6 mostra a estrutura de uma célula de silício amorfo

Células de filmes finos

Silício Amorfo Hidrogenado (a-Si 3 ), é uma tecnologia fotovoltaica em filmes finos (películas delgadas).

A melhor aplicação para essa tecnologia está em calculadoras, relógios e outros produtos onde o consumo de energia é baixo. Tais células são eficientes sob iluminação artificial (principalmente sob lâmpadas fluorescentes).

Estes filmes finos são depositados sobre substratos de baixo custo, como vidro, aço, inox e alguns plásticos.