Como funcionam as placas solares fotovoltaicas?

O termo fotovoltaico - do grego phos, que significa luz, e voltaico, que se refere ao âmbito da eletricidade - data de meados do século XIX, antes mesmo da primeira célula solar ser fabricada. Esse primeiro dispositivo tinha uma eficiência de apenas 1%, e levou décadas até que os painéis fotovoltaicos, dispositivos capazes de capturar a energia da radiação solar e transformá-la em eletricidade para seu aproveitamento, começassem a encontrar suas primeiras aplicações. 

Curiosamente, esses painéis apareceram durante a corrida espacial quando foram utilizados nos primeiros satélites artificiais. O Vanguard 1, lançado em 1958 pelos Estados Unidos, foi o quarto satélite colocado em órbita e o primeiro a utilizar painéis solares. Como resultado, manteve sua transmissão por sete anos apesar de suas baterias químicas terem se esgotado em apenas 20 dias. Atualmente, o Vanguard 1 é o satélite mais antigo ainda em órbita. 

Hoje em dia, o crescimento da solar fotovoltaica como energia renovável está em curva exponencial, tornando-se uma fonte de eletricidade regular, limpa e barata. De acordo com a Agência Internacional de Energia, a capacidade de geração de eletricidade a partir de energia renovável crescerá 50% em cinco anos. E 60% desse incremento é atribuído a um aumento na instalação de painéis solares fotovoltaicos. 

O que são painéis solares? 

Os painéis solares são dispositivos que captam a energia que vem da radiação solar e a transformam em eletricidade que pode ser aproveitada. É importante levar em conta que, às vezes, esse termo também é usado para se referir aos coletores solares, ou seja, aqueles que utilizam a energia solar de maneira térmica para produzir água quente doméstica. Os painéis fotovoltaicos, por outro lado, são aqueles que geram eletricidade utilizando energia solar fotovoltaica. 

Como funcionam as placas solares?  

As células fotovoltaicas dos painéis solares são aquelas que têm a capacidade de gerar eletricidade a partir do impacto da radiação solar. Essas células, que geralmente são feitas de silício cristalino ou arsenieto de gálio, são misturadas com outros componentes tais como o fósforo ou o boro que "dopam" e modificam as propriedades condutivas. Isso cria duas partes: uma de carga negativa e outra de carga positiva. Quando expostos ao sol, os fótons (energia da luz) movem os elétrons (energia elétrica) e se produz uma corrente contínua. 

Por meio de um inversor, a corrente contínua é transformada em corrente alternada, ou seja, aquela que normalmente é usada em residências. 
 

Quais são as partes de uma placa solar?

Uma placa solar é composta de várias partes, sendo que a mais importante, sem dúvida, é o próprio painel solar – onde se encontram as células fotovoltaicas. O resto dos elementos busca proteger e garantir a funcionalidade e a durabilidade das placas solares. Assim, os diferentes componentes seriam: 

Painéis solares: 
São formados pela união, por meio de condutores metálicos, de celas ou células fotovoltaicas, ou seja, dispositivos capazes de gerar eletricidade quando recebem o impacto da radiação solar.

Camadas encapsuladas: 
Protegem as células solares e são produzidas com um tipo de polietileno feito de vários compostos (etileno e acetato de vinil) chamado plástico EVA. Esse material é um grande isolante térmico ao mesmo tempo que permite a passagem dos raios solares para as células fotovoltaicas. 

Estrutura e quadro de suporte: 
Geralmente são feitos de alumínio para garantir tanto a leveza quanto a durabilidade. O quadro é fixado à estrutura que determina variáveis tais como a inclinação e a orientação do painel para garantir que ele esteja em ótimas condições. Além disso, as estruturas sobre as quais os painéis fotovoltaicos são montados podem ser fixas, móveis, com lastro ou flutuantes. 

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Tipos de painéis solares fotovoltaicos e suas características

Existe três tipos principais de painéis solares:

Monocristalino: 
Como o nome sugere, estas são compostas de células monocristalinas. Elas se caracterizam pelo fato de que o silício nas células solares é cortado em folhas, oferecendo assim maior pureza e eficiência. Não é por acaso que são consideradas 15 a 25% mais eficientes do que outros modelos. A melhor maneira de reconhecê-lo é por sua intensa cor preta.

Policristalino: 
Facilmente identificáveis por sua cor azulada escura, os painéis policristalinos são obtidos através do derretimento do silício e sua colocação em moldes. Seu preço é menor, mas sua eficiência também, embora atualmente foram realizados bons avanços na redução de suas perdas reflexivas e na melhoria de sua captação de luz. 

Capa fina: 
Este é o tipo de painel mais utilizado em residências devido a seu preço, sua aparência homogênea e sua flexibilidade, o que lhe permite adaptar-se a todos os tipos de superfícies. Eles também são os menos eficientes, embora seu desempenho não costuma ser afetado nem pelas altas temperaturas e nem pelas sombras.  

O que é um painel solar: materiais e componentes

Os painéis solares geralmente são feitos de silício ou outro material semicondutor essencial para a conversão de energia. Este silício é encapsulado dentro de uma estrutura metálica durável e coberto com uma camada de vidro protetor. Quando este material é exposto aos fótons da luz solar, ele energiza o silício e cria eletricidade.

O processo de fabricação combina seis componentes para criar um painel solar funcional. Essas partes incluem células solares de silício, uma folha de vidro, fio padrão de 12V e um fio de barramento.

Compreender do que é feito um painel solar ajuda a apreciar como esses componentes trabalham juntos para aproveitar a energia solar de maneira eficiente.