Energia Fotovoltáica

A energia fotovoltáica é a conversão da luz solar em electricidade através de uma célula fotovoltaica (PVs), vulgarmente chamada de célula solar. Uma célula fotovoltáica é um aparelho não mecânico usualmente feito a partir de tiras de silicone.

A luz solar é composta de fotões, ou partículas de energia solar. Estes fotões contém várias quantidades de energia correspondentes a diferentes comprimentos de onda do espectro solar. Quando os fotões atacam uma célula fotovoltáica, eles podem ser reflectidos, atravessarem ou ser absorvidos. Apenas os fotões absorvidos fornecem energia para produzir electricidade. Quando suficiente luz solar (energia) é absorvida pelo material ( um semicondutor), os electrões são desalojados dos átomos dos materiais. Um tratamento especial da superfície do material durante o seu fabrico faz com que a superfície frontal da célula seja mais receptiva a libertar electrões, pelo que estes normalmente migram para a superfície.

Quando os electrões abandonam a sua posição, são formados buracos. Quando muitos electrões, cada um transportando uma carga negativa, viajam em direcção à superfície frontal da célula, o desequilíbrio resultante da carga entre a frente das células e as superfícies traseiras criam um potencial de voltagem como os terminais positivos e negativos de uma pilha. Quando duas superfícies são ligadas através de uma carga externa, a electricidade corre.

A célula fotovoltáica é o bloco de construção básico de um sistema PV. Células individuais variam de tamanho ao longo de cerca de 1 cm a 10 cm. Contudo, uma célula apenas produz 1 ou 2 watts, que não são energia suficiente para a maioria dos aparelhos. Para aumentar a saída de energia, as células são electricamente ligadas num módulo embrulhado estanque ao tempo. Os módulos podem ser ainda mais ligados para formar uma fileira. Este termo fileira refere-se a toda a central eléctrica, quer seja feita de um ou milhares de módulos. Todas os módulos necessários podem ser ligados para formar o tamanho das fileiras (saídas de energia) necessárias.

A actuação de uma fileira fotovoltáica está dependente da luz solar. As condições climáticas (exs: nuvens, nevoeiro) têm um efeito significativo na quantidade da energia solar recebida por uma fileira de PV e, em troca, a sua actuação. A maioria da “actual tecnologia” de módulos fotovoltáicos é cerca de 10% eficiente na conversão da luz solar em electricidade estando a ser feitas mais investigações para aumentar esta eficiência para 15%.

A célula pv foi descoberta em 1954 pelos investigadores da companhia telefónica Bell ao examinarem a sensibilidade à luz solar de uma devidamente preparada borracha de silicone. Começando no início dos anos 50, as pv’s eram utilizadas para darem energia aos satélites espaciais americanos. O sucessor dos PVs no espaço proporcionou utilizações comerciais da tecnologia pv. Os sistemas fotovoltáicos mais simples dão energia a muitas das pequenas calculadoras e relógios de pulso usados diariamente. Sistemas mais complicados fornecem electricidade para bombear água, fazer funcionar equipamentos de comunicação e mesmo para fornecer electricidade às nossas casas.

A conversão fotovoltáica é útil por variadas razões. A conversão a partir da luz solar para electricidade é directa, pelo que sistemas de geradores mecânicos volumosos são desnecessários. A característica modular da energia fotovoltáica permite que as fileiras sejam instaladas rapidamente e em qualquer trabalho requerido ou permitido.

De salientar ainda que o impacto ambiental de um sistema fotovoltáico é mínimo, não requerendo água para arrefecimento do sistema e não gerando subprodutos. As células fotovoltáicas, como as pilhas, produzem corrente directa (DC) que é geralmente usada para pequenas cargas (equipamento electrónico). Quando a DC das células fotovoltáicas é utilizada para aparelhos comerciais ou vendida a empresas eléctricas usando a Rede Eléctrica nacional, tem de ser convertida em corrente alternativa (AC) usando inversores, aparelhos sólidos que convertem a energia DC em AC.