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COMO FUNCIONA?

O que é Energia Fotovoltaica?

A origem do nome Fotovoltaico é formado por duas palavras, Foto, que vem do grego e sigfnifica luz e Voltaica, que vem da palavra "volt", a unidade de medida utilizada para medir o potencial elétrico. Energia Fotovoltaica é a conversão de radiação solar em eletricidade por meio de painéis fotovoltaicos constituídos de materiais semicondutores. Os paineís geram energia elétrica através da luminosidade solar não dependendo das condições térmicas do ambiente.

Tudo começa com areia

A areia conta com cerca de 25% de sua massa de silício e depois de oxigênio o silício é o segundo elemento químico mais abundante na natureza e representa quase 28% da crosta terrestre.
A areia, tem altas percentagens de silício na forma de dióxido de silício (Sio2) e é o ingrediente base para a fabricação de semicondutores.

Após a extração da areia, o silício é separado da mesma.

Lente de aumento
do carboneto de Silício

Silício Policristalino
Isolado

Carboneto de Silício

SILÍCIO FUNDIDO

O primeiro passo para fazer um painel solar é criar lingotes de silício, blocos grandes com elevado grau de pureza (99,9999%).
Para se fazer os lingotes o silício deve ser purificado em várias etapas . Neste processo são colocados centenas de quilos de pedaços de silício dentro de um recipiente e adicona-se Boro, chamado de "dopante" que confere uma polaridade positiva ao silício. Em seguida, esta mistura é cozida a uma temperatura superior a 1093,3 graus centígrados até finalmente alcançar a qualidade exigida para a fabricação de semicondutores. Deste momento em diante o silício passa a ser chamado de Silício de grau eletrônico. Na imagem pode-se observar como um grande cristal nasce a partir do silício purificado derretido. O mono cristal resultante é chamado Lingote.

Purificação do silício

Lingote de silício monocristalino

Após o cozimento deixa-se que os grandes lingotes de silício de grau eletrônico resfriem. Os lingotes pesam cerca de 100 kg possuem pureza de silício de 99,9999%.

Corte do Lingote Após resfriados, os lingotes são cortados em fatias finas usando serras de fio. Estas fatiam recebem o nome de wafers e medem cada uma cerca de 200 micra de espessura.

Wafers Os Wafers são polidos até terem suas superfícies lisas e sem ranhuras.

REDUÇÃO DA REFLETIVIDADE DOS WAFERS

A refletividade dos wafers é reduzida de aproximadamente 30% para 10% usando um processo de texturização química da superfície, que cria pequenas pirâmides na superfície do wafer. Isso será importante quando chegar a hora de capturar fótons.

APLICANDO A FOTO RESISTÊNCIA Um líquido (azul neste caso) é aplicado sobre o wafer enquanto ele gira para conferir aos mesmo mais resistência.

Acabamento foto resistente O acabamento foto resistente é exposto à luz ultravioleta (UV) para se tornar solúvel.

O EFEITO FOTOVOLTAICO

Para transformar o wafer de silício em algo que converte a luz do sol em eletricidade, é preciso injetar fósforo no wafer de silício a temperaturas elevadas. Depois, remove-se o fósforo cuidadosamente da superfície posterior e das bordas do wafer.
Em seguida, é depositado contatos metálicos nas superfícies anterior e posterior da célula, o que permite a mesma a recolher os elétrons gerados no silício. Também é depositado uma fina camada química na superfície da célula para reduzir sua refletividade de aproximadamente 10% para 1%.

JUNÇÃO P-N

EFEITO FOTOVOLTAICO

Para formar uma célula solar são unidos os dois tipos de semicondutores. Na área da união, chamada de Junção-PN, os elétrons livres do semicondutor tipo N migrarão para o semicondutor tipo P para ocuparem esses espaços.
Essa migração não ocorre indefinidamente, pois forma-se um campo elétrico na área de junção que impede que os elétrons continuem fluindo.
Ao receberem fótons de luz visível, os elétrons são energizados, mas não conseguem fluir da camada N para a camada P.
Se ligarmos as duas camadas externamente, podemos aproveitar a corrente elétrica que se forma na passagem dos elétrons de uma camada para outra.
Finalmente nasce um dispositivo fotovoltaico (foto = luz, voltaico = energia; portanto, “luz em eletricidade”)!

O ACABAMENTOElementos de acabamento são adicionais a célula fotovoltaica, que vai tomando a sua forma definitiva.

O PRODUTO FINALA célula fotovoltaica.

TESTE DE LABORATÓRIO A cada lote de células fotovoltaicas, amostras
aleatórias são recolhidas para testes finais de eficiência.

E FINALMENTE Uma célula fotovoltaica perfeita, pronta para
energizar sua vida.

DIFERENÇAS DO QUE É CÉLULA, MÓDULO E
PAINEL FOTOVOLTAICO

A célula fotovoltaica nada mais é que a unidade básica desenvolvida para realizar a conversão direta de energia solar em elétrica. O módulo é a unidade formada por um conjunto de células solares, interligadas eletricamente e encapsuladas, com o objetivo de gerar eletricidade. Já os paineís são dois ou mais módulos fotovoltaicos interligados eletricamente, montados de modo a formar uma única estrutura, Um conjunto de módulos, juntamente com equipamentos complementares (inversores e cabos), forma uma usina fotovoltaica. Existem diversas instituições no mundo especializadas em testes de qualidade de sistemas fotovoltaicos. No Brasil, desde 2010os módulos mais eficientes recebem o Selo Procel de Economia de Energia.
Além das 3 diferenças acima, citaria uma quarta que é o Arranjo fotovoltaico que e um conjunto de painéis.

Conheça os principais tipos de módulos
fotovoltaicos e suas características e aplicações.

COMPONENTES DE UM PAINEL FOTOVOLTAICO

PAINEL SOLAR