Célula solar

Uma célula solar, feita de silício poly-cristalino

Célula solar

Células fotoeléctricas ou fotovoltaicas são dispositivos capazes de transformar a energia luminosa, proveniente do Sol ou de outra fonte de luz, em energia elétrica. Uma célula fotoeléctrica pode funcionar como geradora de energia elétrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a intensidade luminosa.

Células geradoras de energia são chamadas também de "células solares", por se aproveitarem principalmente da luz solar para gerar energia elétrica. Atualmente, as células solares comerciais ainda apresentam uma baixa eficiência de conversão, da ordem de 16%. Existem células fotovoltaicas com eficiências de até 28%, fabricadas de Arseneto de Gálio, mas o seu alto custo limita a produção dessas células solares para o uso da indústria espacial.

Por não gerar nenhum tipo de resíduo, a célula solar é considerada uma forma de produção de energia limpa, sendo alvo de estudos em diversos institutos de pesquisa ao redor do mundo. A luz solar produz até 1.000 Watts de energia por metro quadrado, o que representa um enorme potencial energético.

A primeira geração fotovoltáica consiste numa camada única e de grande superfície p-n díodo de junção, capaz de gerar energia eléctrica utilizável a partir de fontes de luz com os conprimentos de onda da luz solar. Estas células são normalmente feitas utilizando placas de silício. A primeira geração de células constituem a tecnologia dominante na sua produção comercial, representando mais de 86% do mercado.

A segunda geração de materiais fotovoltáicos está baseada no uso de películas finas de depósitos de semi-condutores. A vantagem de utilizar estas películas é a de reduzir a quantidade de materiais necessárias para as produzir, bem como de custos. Actualmente (2006), existem diferentes tecnologias e materiais semicondutores em investigação ou em produção de massa, como o silício amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino, telurido de cádmio, copper indium selenide/sulfide. Tipicamente, as eficiências das células solares de películas são baixas quando comparadas com as de silício compacto, mas os custos de manufactura são também mais baixos, pelo que se pode atingir um preço mais reduzido por watt. Outra vantagem da reduzida massa é o menor suporte é necessário quando se colocam os painéis nos telhados e permite arrumá-los e dispô-los em materiais flexíveis, como os texteis.

A terceira geração fotovoltáica é muito diferente das duas anteriores, definida por utilizar semicondutores quer dependam da junção p-n para separar partículas carregadas por fotogestão. Estes novos dispositivos incluem células fotoelectroquímicas e células de nanocristais.

Painel solar.

O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por Edmond Becquerel. Quando fez incidir uma luz sobre a junção PN do diodo, Becquerel percebeu que surgia uma diferença de potencial (força eletromotriz) entre os seus terminais. Porém, só várias décadas mais tarde é que o diodo foi achatado formando uma célula cuja junção era larga o suficiente para receber bastante luz e gerar energia para satélites.

Ao conjunto de células fotoeléctricas chama-se Placa Fotovoltaica cujo uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional. Existem placas de várias potências e tensões diferentes para os mais diversos usos. Em residências rurais algumas empresas concessionárias de distribuição usam placas de 75 W de pico e 12 V para guardar energia em baterias de 100 Ah. Este sistema fotovoltaico gera energia suficiente para iluminar uma residência com 3 lâmpadas de 9W e uma tomada para rádio ou TV de 6".

O termo "célula fotoelétrica" também é usado para componentes eletrônicos capazes de medir a intensidade luminosa, traduzindo-a em uma corrente elétrica proporcional. Incluem-se nesta categoria os fotodiodos, fototransistores, LDRs (resistores dependentes de luz, à base de sulfeto de cádmio), fotocélulas de selênio e outros. Uma aplicação típica destes sensores de luz é em fotômetros, usados para medir a iluminação de uma cena a ser fotografada.

Tabela custo da força

20 years, 4%	2400 kWh	2200 kWh	2000 kWh	1800 kWh	1600 kWh	1400 kWh	1200 kWh	1000 kWh	800 kWh
200 € / kWp	0,8	0,9	1,0	1,1	1,3	1,4	1,7	2,0	2,5
600 € / kWp	2,5	2,7	3,0	3,3	3,8	4,3	5,0	6,0	7,5
1000 € / kWp	4,2	4,5	5,0	5,6	6,3	7,1	8,3	10,0	12,5
1400 € / kWp	5,8	6,4	7,0	7,8	8,8	10,0	11,7	14,0	17,5
1800 € / kWp	7,5	8,2	9,0	10,0	11,3	12,9	15,0	18,0	22,5
2200 € / kWp	9,2	10,0	11,0	12,2	13,8	15,7	18,3	22,0	27,5
2600 € / kWp	10,8	11,8	13,0	14,4	16,3	18,6	21,7	26,0	32,5
3000 € / kWp	12,5	13,6	15,0	16,7	18,8	21,4	25,0	30,0	37,5
3400 € / kWp	14,2	15,5	17,0	18,9	21,3	24,3	28,3	34,0	42,5
3800 € / kWp	15,8	17,3	19,0	21,1	23,8	27,1	31,7	38,0	47,5
4200 € / kWp	17,5	19,1	21,0	23,3	26,3	30,0	35,0	42,0	52,5
4600 € / kWp	19,2	20,9	23,0	25,6	28,8	32,9	38,3	46,0	57,5
5000 € / kWp	20,8	22,7	25,0	27,8	31,3	35,7	41,7	50,0	62,5

Ver também

• Energia térmica
• Energia elétrica
• Energia solar