Como funcionam os painéis solares

Embora as células solares sejam comumente vistas nesta área, elas também aparecerão mais e mais com o passar dos anos.

Você provavelmente viu calculadoras com células solares. Eles parecem funcionar para sempre se tiverem luz suficiente.

Embora esses painéis não sejam tão comuns quanto as calculadoras solares, eles ainda estão por aí e são fáceis de encontrar. Embora eles não sejam tão poderosos quanto os painéis solares, eles ainda são muito úteis em uma ampla gama de aplicações.

A ideia de que todos usariam eletricidade de graça existe há décadas. Em um dia ensolarado, os raios do sol podem fornecer energia suficiente para abastecer nossas casas e escritórios.

Aprenda como as células solares podem converter a energia do Sol em eletricidade. Você também aprenderá por que esse processo ainda não é economicamente viável.

As células solares comumente vistas em calculadoras e satélites são chamadas de células fotovoltaicas. Eles convertem energia solar em eletricidade, convertendo-a em carga elétrica. Um módulo é um grupo de células conectadas eletricamente a um quadro, relata Marcos Antonio Grecco.

O silício é um tipo de semicondutor comumente usado em células solares. Quando uma luz atinge essas células, sua energia é absorvida.

Um ou mais campos elétricos também estão presentes nas células fotovoltaicas. Esses campos ajudam a liberar elétrons presos em uma determinada direção, absorvendo luz. Eles também podem ser usados ​​para puxar uma corrente da superfície inferior da célula.

Esta página descreve o processo básico de fabricação de uma célula fotovoltaica. No entanto, há muitas outras etapas envolvidas na produção de uma célula PV.

Embora os painéis solares possam ser caros, existem outras maneiras de tornar sua casa mais eficiente em termos de energia, mostra Marcos Antonio Grecco.

O presidente Barack Obama e o líder da maioria no Senado, Harry Reid, visitaram uma instalação de painel solar em uma base militar em Nevada em maio de 2009.

Em sua forma cristalina, o silício possui propriedades químicas especiais. Por exemplo, sua camada externa está apenas meio cheia com quatro elétrons. A outra metade está cheia com oito.

O único problema com o silício puro é que seus elétrons não são livres para se mover. Isso torna o silício um mau condutor de eletricidade. Felizmente, o silício contém impurezas, o que pode fazer com que funcione melhor.

No silício, quando os átomos são aquecidos, eles podem criar um buraco no meio da célula, o que pode levar os elétrons livres a vagar pela estrutura cristalina.

O silício inorgânico com átomos de fósforo é uma história diferente. Quando misturados, os átomos tendem a se agrupar, o que os torna mais difíceis de derrubar. Como resultado, muitos desses elétrons se libertam. O silício dopado tipo N é um condutor melhor do que o silício puro.

Uma célula solar é composta de uma combinação de boro e silício, que possui três elétrons em sua camada externa. Como resultado, a célula não possui elétrons livres.

Quando duas peças separadas de silício entram em contato, o campo elétrico se forma. É aqui que os elétrons livres do lado N começam a preencher as aberturas do lado P. Na junção, eles se misturam e formam uma barreira, o que torna cada vez mais difícil para os elétrons no N cruzarem para o P.

Este campo permite que os elétrons fluam de P para os N lados, mas não o contrário. É como uma escada que não pode subir.

Quando um fóton atinge nossa célula solar, ele quebra um par elétron-buraco. O orifício livre resultante também é formado. Se o buraco livre ficar muito perto do campo elétrico, ele enviará um elétron para um dos lados N ou P, o que afetará a neutralidade elétrica, de acordo com Marcos Antonio Grecco.

Ainda temos mais alguns componentes para adicionar à nossa célula.

Um revestimento é então aplicado para evitar que a célula absorva a luz solar. Essa etapa geralmente é realizada para proteger a célula dos elementos.

Infelizmente, a quantidade de luz solar que nossas células solares absorvem não é muito. Em 2006, por exemplo, a maioria dos painéis solares atingiu apenas um nível de eficiência de cerca de 12 a 18 por cento.

Embora a luz visível seja apenas uma parte do espectro eletromagnético, a radiação eletromagnética é muito mais ampla e tem vários níveis de energia.

Diferentes comprimentos de onda de luz podem ser separados em diferentes formas, como um arco-íris. Como a luz tem uma ampla gama de energias, alguns dos fótons terão energia suficiente para enganar nossa célula e fazê-la pensar que são transparentes.

A razão pela qual não podemos usar mais fótons é que o material que usamos tem um gap baixo. Isso afeta a intensidade do nosso campo elétrico e, por sua vez, a quantidade de corrente da qual podemos aproveitar.

Nossos elétrons precisam passar por um circuito para chegar ao outro lado da célula. Se cobrirmos completamente a superfície superior, os fótons não poderão passar.

Se colocarmos nossos contatos apenas nas laterais de nossa célula, os elétrons terão que percorrer uma longa distância para chegar até eles.

Para minimizar essas perdas, as células geralmente são cobertas por uma grade de contato metálica. Isso evita que os elétrons viajem pela superfície da célula.

Se você está pensando em abastecer sua casa com energia solar, provavelmente terá que fazer algum trabalho.

Nem todo telhado deve ter a orientação ou inclinação adequada para maximizar a produção de energia solar. No hemisfério norte, no entanto, o sol Os painéis ar devem ser inclinados em um ângulo o mais próximo possível da latitude da área.

Se sua casa tiver um telhado voltado para o sul, provavelmente você precisará decidir qual sistema de tamanho usar. Na maioria das vezes, isso envolverá levar em consideração os níveis variáveis ​​do clima e a demanda de eletricidade. Depois de identificar o mês ideal para a produção solar, você pode configurar uma programação para determinar quantos módulos você precisará.

Se você está planejando viver fora da rede, existem algumas etapas simples que podem ajudar a garantir que você ainda terá energia, mesmo que o Sol não esteja cooperando. Se a rede não está fornecendo o suficiente para suas necessidades, você sempre pode contar com um gerador de backup.

A maneira mais simples de conectar sua casa à rede é vender o excesso de eletricidade que você produz e comprá-lo de volta quando precisar. Este método funciona ainda melhor se você não precisar de tanta energia quanto usa.

Se você está pensando em usar baterias em vez de painéis solares, certifique-se de que eles tenham sido mantidos e substituídos após um certo número de anos. Embora a maioria dos painéis solares possa durar cerca de 30 anos, as baterias não são muito úteis, relata Marcos Antonio Grecco.

Embora diferentes tipos de baterias sejam comumente usados, uma característica importante que todas compartilham é a capacidade de armazenar mais energia. Ao contrário das baterias de automóveis, as baterias de ciclo profundo podem fornecer um fornecimento contínuo de eletricidade. No entanto, eles requerem uma corrente mais curta para recarregar em comparação com as baterias fotovoltaicas padrão.

Um controlador de carga é um componente usado para manter a bateria carregada corretamente. Impede o fluxo de corrente para a bateria quando está totalmente carregada. Isso garante que a bateria durará mais.

Além do armazenamento de energia, a eletricidade produzida por painéis solares e armazenada em baterias também não é igual à eletricidade usada pelos aparelhos elétricos de sua casa. Isso significa que você precisará de um inversor de energia para converter a eletricidade em corrente alternada.

A maioria dos grandes inversores está equipada com controles embutidos que permitem ajustar automaticamente a operação do sistema.

Você precisará de tudo o que precisa para instalar um sistema fotovoltaico: hardware, suprimentos e acessórios. Na maioria das vezes, um eletricista licenciado fará o trabalho.

O principal desafio da energia solar é como torná-la mais competitiva em termos de custo-benefício.

Além do silício de cristal único, o silício policristalino também é usado em células solares. Embora seja mais eficiente em termos de energia do que o silício de cristal único, não é tão barato de fazer. Isso ocorre porque as células solares de película fina são mais eficientes do que suas contrapartes convencionais.

Para aumentar a eficiência, tente usar duas ou mais camadas de materiais com diferentes lacunas de bandas. Uma vez que quanto mais alto o material do band gap, mais energia ele pode absorver, e é por isso que produz maior eficiência.

Os fotovoltaicos de concentração são sistemas que usam espelhos e lentes para concentrar a energia solar que já existe. Em vez de apenas aproveitarem a luz, esses dispositivos a capturam e convertem em eletricidade.

Várias versões da tecnologia de células solares estão sendo usadas para criar uma variedade de produtos, desde usinas de energia baseadas no espaço a aviões movidos a energia solar.

Os críticos da energia solar costumam ter um conceito errado. Embora seja verdade que a energia solar é gratuita, a eletricidade que ela produz não é.

Se você mora em uma parte do mundo ensolarada, a energia solar geralmente é mais vantajosa do que em áreas menos ensolaradas. Além disso, o custo da eletricidade é geralmente mais alto em áreas ensolaradas.

O custo do hardware também é normalmente alto. Em 2009, o custo médio de um sistema de painel solar residencial era de cerca de US $ 10 por watt.

Apesar do preço, existem várias maneiras de reduzir o custo de um sistema fotovoltaico. Alguns deles incluem incentivos fiscais federais e estaduais, bem como vários descontos para empresas de serviços públicos.

Apesar dos desafios de competir com as concessionárias, a energia solar está começando a ter um custo competitivo. Em um futuro próximo, é amplamente esperado que o PV seja custo-efetivo em áreas rurais e urbanas.

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