Painel solar

• Paineis Solares
  • O que é :

Energia solar é aquela proveniente do Sol (energia térmica e luminosa). A energia luminosa é captada por painéis solares que são compostos por células fotovoltaicas com a propriedade de possuir sensibilidade de absorver a energia do sol e gerar a eletricidade em duas camadas opostas.As células solares ou células ou módulos fotovoltaicos (módulos são simplesmente um grupo de células conectadas eletricamente e reunidas em uma estrutura). Fotovoltaica, como diz a palavra (foto significa luz, voltaica significa eletricidade), converte a luz do Sol diretamente em eletricidade. Antes usadas quase que exclusivamente no espaço, as células fotovoltaicas são cada vez mais usadas de modos menos exóticos. Já a energia térmica é aproveitada por painéis solares térmicos instalados nas habitações que aproveitam o calor necessário para aquecer a água e dar apoio aos sistemas de aquecimento central. No Verão o aquecimento das águas poderá ser garantido na sua totalidade pela energia solar, mas para ultrapassar as diferentes temperaturas ao longo do ano deve ser instalado um equipamento suplementar (esquentador ou termoacumulador) para fornecer energia complementar em cada momento.

• Inicio:

A ideia de converter a energia solar em energia eléctrica surgiu em 1839 quando foi descoberto o efeito fotovoltaico, mas cuja utilização prática só evoluiu na segunda metade do século XX, sendo a base dos atuais painéis solares.

• Funcionamento básico das Células Fotovoltaicas:

Células fotovoltaicas são feitas de materiais especiais chamados de semicondutores. Basicamente, quando a luz atinge a célula, uma certa quantidade dela é absorvida pelo material semicondutor. Isso significa que a energia da luz absorvida é transferida para o semicondutor. A energia arranca os elétrons fracamente ligados, permitindo que eles possam fluir livremente gerando uma corrente elétrica.As células Fotovoltaicas também possuem um ou mais campos elétricos que forçam os elétrons livres, pela absorção da luz, a fluir em um certo sentido. Este fluxo de elétrons é uma corrente; e pondo contatos de metal na parte superior e na parte inferior da célula, podemos drenar esta corrente para usá-la externamente. Essa corrente, juntamente com a tensão da célula (que é um resultado de seu(s) campo(s) elétrico(s) embutido(s)), define a potência que a célula pode produzir.

• Campo gerado dentro de uma Célula Fotovoltaica:

O funcionamento da célula se baseia na absorção de energia solar e essa energia arranca alguns elétrons de um semicondutor. Geralmente, o semicondutor mais comum na fabricação é o silício pelo fato de algumas propriedades químicas particulares na sua forma cristalina, como o fato de apresentar 14 elétrons divididos em três camadas diferentes. Tendo assim, sua ultima camada preenchida pela metade facilitando a sua ligações com outros átomos. Porém, o silício puro não possui uma boa condutividade de elétrons, então para corrigir isso é adicionado outros átomos, tornando uma mistura com impurezas que é chamada de doping. No caso, é usado átomos de Fosforo pois ele toma uma energia menor para liberação dos seus elétrons para a composição da corrente elétrica. Gerando um lado dá célula denominado de Tipo-N ( negativo). Já o outro lado dá célula é dopado com boro,que por suas peculiaridades faz com que esse lado tenha ausência de elétrons possuindo assim uma carga contraria, sendo essa positiva, denominando assim esse lado de Tipo-P. E Ao unir os silícios tipo-N com silícios tipo-P, é formado um Campo elétrico, e esse campo é o principio do funcionamento da célula Fotovoltaica. A junção do silício Tipo-N e Tipo-P gera uma organização dos elétrons formando uma barreira entre os lados, dificultando mais e mais para os elétrons no lado N atravessarem para o lado P. Finalmente, o equilíbrio é alcançado e temos um campo elétrico separando os dois lados.Este campo elétrico atua como um diodo, permitindo (e mesmo empurrando) os elétrons para fluírem do lado P para o lado N, mas não ao contrário. É como uma montanha, os elétrons podem descer facilmente a montanha (para o lado N), mas não podem subi-la (para o lado P). Então, conseguimos um campo elétrico atuando como um diodo no qual os elétrons apenas podem se mover em um sentido.

• Geração de energia:

Quando a luz, na forma de fótons, atinge as célula solar, sua energia normalmente liberará exatamente um elétron, resultando em um espaço livre também. Se isto acontece muito perto do campo elétrico, ou se acontecer do elétron livre e do espaço livre estarem na região de influência do campo, ele enviará o elétron para o lado N e o espaço vazio para o lado P. Isto causa ruptura adicional da neutralidade elétrica e, se fornecermos um caminho externo para a corrente, os elétrons fluirão, através do caminho, para seu lado original (o lado P) para unirem-se com os espaços vazios que o campo elétrico enviou para lá, fazendo o trabalho para nós ao longo do caminho. O fluxo de elétrons fornece a corrente e o campo elétrico das células causa uma tensão. Com a corrente e a tensão, temos a potência que é o produto dos dois.

• Composição dos painéis solares:

Um painel solar é composto por várias camadas sobrepostas, a primeira é a placa de cobertura de vidro que protege a célula dos fenômenos atmosféricos.Logo em seguida temos um revestimento anti-reflexo é aplicado no topo da célula para reduzir a perda de reflexo para menos de 5% tendo em vista que o silício é um material muito brilhante e, portanto, reflete muito. Os fótons que são refletidos não podem ser usados pela célula. Após isso temos um dos terminais contato, e em seguida os Silícios tipo-P e silício tipo-N, e por fim , o outro terminal de contato.

• Perda de energia em uma Célula Solar

Como a luz que atinge nossa célula tem fótons de uma grande variedade de energias, alguns deles não possuem energia suficiente para excitar um par de elétrons. Eles simplesmente passarão pela célula como se ela fosse transparente. Somente uma certa quantidade de energia, medida em elétron-volts (eV) e definida por nosso material da célula (cerca de 1,1 eV para o silício cristalino), é requerida para arrancar um elétron. Chamamos isso de energia de espaçamento entre as bandas de um material. Se um fóton tem mais energia do que a quantidade necessária, então a energia extra é perdida (a menos que um fóton tenha o dobro da energia requerida, e possa criar mais do que um par de elétron-buraco, mas este efeito não é significativo). Estes dois efeitos sozinhos são responsáveis pela perda de cerca de 70% da energia de radiação incidente na nossa célula. O espaçamento entre as bandas determina a intensidade (tensão) de nosso campo elétrico, e se for muito baixo, então obtemos uma corrente extra (pois mais fótons são absorvidos), e assim perdemos por ter uma tensão baixa. Lembre-se de que a potência é a tensão vezes a corrente. O espaçamento ideal entre as bandas, balanceando estes dois efeitos, está em torno de 1,4 eV para uma célula de um único material. Também temos outras perdas. Nossos elétrons tem de fluir de um lado da célula para o outro por meio de um circuito externo.

É possível cobrir a parte inferior com um metal, permitindo uma boa condução, mas se cobrisse completamente a parte superior, então os fótons não conseguiriam atravessar o condutor opaco e perderia toda a corrente (em algumas células, os condutores transparentes são usados na superfície superior). Se os contatos fossem apenas nas laterais das células, então os elétrons terão de percorrer uma distância extremamente longa (para um elétron) para alcançar os contatos. Lembrando que o silício é um semicondutor, não é nem de longe tão bom quanto o metal para o transporte da corrente. Sua resistência interna (chamada de resistência de série) é razoavelmente alta, significando altas perdas. Para minimizar estas perdas, as células são cobertas por uma rede de contato metálica que reduz a distância que os elétrons devem percorrer enquanto cobrem apenas uma pequena parte da superfície da célula. Mesmo assim, alguns fótons são bloqueados pela rede, que não pode ser muito pequena ou então sua própria resistência será muita alta.

• • Bibliografia:

http://www.suapesquisa.com/o_que_e/energia_solar.htm http://www2.inescporto.pt/use/noticias-eventos/nos-na-imprensa/energia-solar-termica.html/ http://pt.wikipedia.org/wiki/Painel_solar_fotovoltaico