Células e Efeito Fotovoltaico

Efeito fotovoltaico é aquele que faz a transformação de luz em eletricidade. Quando a luz solar incide sobre as células fotovoltaicas que são compostas de materiais semicondutores  ocorre o efeito fotovoltaico.
Para melhor apresentar o efeito fotovoltaico abaixo demonstramos uma célula fotovoltaica:

As células fotovoltaicas geralmente são feitas de silício, pois este é o segundo material mais abundante na superfície terrestre. Ele é extraído do minério de quartzo, submetidos a um processo  onde são aquecidos em altas temperaturas  onde ocorre a formação do cristal de silício e então a partir desse processo temos o lingote de silício, conforme demonstrado na figura abaixo.

Cristal de Sílicio Policristalino                              Lingote de Silício

Após o processo para termos o lingote de silício ele é cortado de forma que tenhamos as wafers, conforme demonstrado na figura abaixo:

Wafers de silício

Depois estas finas camadas já cortadas de silício ultrapuro, as wafers são levadas passam por um processo de dopagem, ou seja, um processo químico onde recebem outros elementos geralmente fósforo e boro nas duas faces da célula  que formam as camadas P e N. O material N possui elétrons em excesso  e por sua vez o material P tem a falta de elétrons. Essa diferença  faz com que os elétrons se desloquem da camada N para a camada P criando assim  um campo elétrico e cria uma barreira de potencial.  Quando a luz solar incide sobre a célula fotovoltaica  sobre a camada N faz com que os eletros tenham energia suficiente para  passar pela barreira de potencial  e movimentam se da camada N para P, formando assim a corrente elétrica. A corrente elétrica gerada por uma célula é bastante pequena, porém quando interligadas (serie) elas produzem uma quantidade maior de energia.

A placa solar também é composta  de uma grade e uma base metálica  que são responsáveis pela coleta  da corrente elétrica .

Sistema Fotovoltaico Off Grid ou autônomo

Na figura abaixo podemos ver a representação de um sistema de energia fotovoltaica off grid, também conhecido por alguns profissionais como sistema de energia solar fotovoltaica autônomo.

Este sistema geralmente é implantado em locais de difícil acesso geralmente não atendidos por rede elétrica das concessionárias de energia. São usados em aplicação com pequenas cargas, como por exemplo,  alimentação de sistemas de telecomunicações, iluminação pública, camping, zona rural dentre outras.

O sistema precisa dos seguintes componentes:

• Placa solar fotovoltaica: responsável pela produção de energia nas formas de tensão e correntes elétricas .

• Controlador de carga: tem por objetivo a regulagem da carga da bateria aumentando assim sua vida útil. Podem ainda ter um recurso denominado MPPT(Maximum Power  Point Tracking) ou seja, rastreamento do ponto de máxima potencia.

• Baterias ou banco de baterias : responsável por acumular e armazenar energia excedente gerada no sistema e propiciar um fornecimento constante de energia ao consumidor. Quando citamos o termo banco de baterias trata se de um agrupamento de baterias em serie ou paralelo para armazenamento de energia.

• Inversor :responsável pela transformação de tensões e correntes contínuas em tensões e correntes alternadas necessárias para alimentação de equipamentos, eletrodomésticos que funcionam em corrente alternada. 

• Carga:equipamentos do consumidor que serão alimentados pelo sistema fotovoltaico. Como exemplo temos eletrodomesticos, eletroeletrônicos, lampadas dentre outros.