Como painéis solares fotovoltaicos funcionam? (Parte 1)

Esta é a primeira parte do tópico sobre painéis fotovoltaicos, que falará sobre o princípio de funcionamento e a estrutura do módulo fotovoltaico.

Princípio de funcionamento

Em uma junção P-N de silício, as cargas positivas (lacunas) do lado P da junção são atraídas pelo lado N da junção e vão para o lado N da junção, enquanto que as cargas negativas (elétrons) do lado N da junção são atraídas para o lado P da junção. Criando um campo elétrico ou barreira de potencial na região de depleção.

Quando a luz incide sobre a junção P-N, os elétrons ganham energia para ir da camada N até P e se tornam elétrons livres, em caso de um circuito fechado cria-se uma corrente elétrica.

Em células fotovoltaicas, a camada N é muito mais fina que a camada P para que a luz possa fornecer energia para os elétrons superarem a barreira de potencial e se deslocarem para a camada P. Células fotovoltaicas possuem eletrodos metálicos nas partes superiores e inferiores para serem os terminais.

Módulo fotovoltaico

Uma única célula fotovoltaica gera pouca energia, portanto um módulo possui várias células em série e paralelo para aumentar a potência fornecida, células em série se conectam ligando os terminais superiores de uma com os terminais inferiores de outra célula. Um módulo fotovoltaico precisa ter diodos de bypass, que são diodos de proteção para impedir que a corrente elétrica seja interrompida no caso de algumas células não receberem luz.

Um módulo fotovoltaico consiste de muitas outras partes importantes, na parte superior tem-se um vidro temperado com baixo teor de ferro com as seguintes propriedades: alta transmissividade de luz e impermeabilidade a água para impedir a corrosão dos metais. O módulo fotovoltaico precisa de revestimento anti-reflexivo para reduzir a reflexão da luz e aumentar a eficiência e lâminas de plástico para o encapsulamento, fornecendo aderência entre as células solares, o material mais utilizado é o acetato de vinil etileno. A parte traseira do módulo deve ter baixa resistência térmica e impedir infiltração da água e vapor d’agua.