Funcionamento do Sistema Fotovoltaico

A conversão de energia solar em energia elétrica, acontece pelo efeito fotovoltaico, observado pelo físico Edmond Becquerel, em 1839[1]. As células fotovoltaicas são constituídas de uma material semicondutor, material que apresenta características intermediarias entre condutores e isolantes, em sua maioria é utilizado o Silício (Si). Os cristais de Silício não possuem elétrons livres, o que o caracteriza um mal condutor elétrico, para alterar essa característica se acrescenta outros elementos, usualmente é usado o Fósforo (P). Esse processo é chamado de dopagem, essa dopagem entre o Silício e o Fósforo tem como produto final um material condutor, contendo elétrons livres. Fazendo o processo inverso se faz uma dopagem utilizando Boro (B), para se obter um material com falta de elétrons, ou seja, carregado positivamente. As células solares compõem-se de uma camada fina de Silício com Fósforo e outra camada de maior espessura de Silício com Boro. Essas capas eletricamente neutras quando estão separadas, mas ao serem unidas, na região de contato entre elas se forma um campo elétrico devido aos elétrons livres do silício dopado com fosforo que ocupa os vazios da outra estrutura com dopagem com boro [2]. Ao incidir a luz solar sobre a célula fotovoltaica, os fótons chocam-se com outros elétrons da estrutura de silício fornecendo-lhes energia. Devido ao campo elétrico gerado pela junção das camadas os elétrons fluem da camada mais positiva para a negativa, formando um mar de elétrons, esse fluxo chamamos de corrente elétrica. Esse fluxo se mantém enquanto houver incidência dos raios solares sobre a placa. Este fenômeno é chamado de “Efeito fotovoltaico”. Uma placa composta de células fotovoltaicas não consegue armazenar energia elétrica, por isso é usualmente utilizado baterias para esse armazenamento. Os painéis fotovoltaicos são construídos com diversos matérias entre eles as células fotovoltaicas, um vidro com baixo teor de Ferro (Fe) para diminuir ao máximo a reflexão dos raios solares e ao menos tempo permitir que luz passe por ele, uma película de acetato-vinilo de etileno visando a proteção da placa pelos efeitos dos raios UV (ultra violeta). Todos esses elementos que compõem o painel ficam envoltos por uma moldura de alumínio, que garante a resistência e rigidez do mesmo. Os módulos fotovoltaicos são conectados através de cabos de corrente contínua a um inversor solar, fazendo com que a energia elétrica seja produzida.

[1] Retirado de meio século da historia fotovoltica http://solar.fc.ul.pt/gazeta2006.pdf

[2] Retirado de PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA CÉLULA FOTVOLTAICA, Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras.