{"id":34433,"date":"2026-02-28T07:13:42","date_gmt":"2026-02-28T01:43:42","guid":{"rendered":"http:\/\/microtexindia.com\/sistema-solar-fotovoltaico\/"},"modified":"2021-12-22T07:12:12","modified_gmt":"2021-12-22T01:42:12","slug":"sistema-solar-fotovoltaico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/microtexindia.com\/pt-br\/sistema-solar-fotovoltaico\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 um sistema solar fotovoltaico?"},"content":{"rendered":"\t\t
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Como funciona o Sistema Solar Fotovoltaico?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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A grande magnitude da energia t\u00e9rmica do Sol torna-a uma fonte de energia altamente apelativa. Esta energia pode ser convertida diretamente em eletricidade e energia t\u00e9rmica de corrente cont\u00ednua. A energia solar \u00e9 uma fonte de energia limpa, abundante e inesgot\u00e1vel e renov\u00e1vel dispon\u00edvel na Terra. Os pain\u00e9is solares ou sistemas solares fotovoltaicos usando pain\u00e9is (pain\u00e9is SPV) s\u00e3o dispostos em telhados ou em fazendas solares de tal forma que a radia\u00e7\u00e3o solar cai sobre os pain\u00e9is solares fotovoltaicos para facilitar uma rea\u00e7\u00e3o que converte a radia\u00e7\u00e3o solar em eletricidade.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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A energia solar pode ser utilizada para alimentar um \u00fanico edif\u00edcio ou pode ser utilizada em escala industrial. Quando usado em pequena escala, a eletricidade extra pode ser armazenada em uma bateria ou alimentada na rede el\u00e9trica. A energia solar <\/a>\u00e9 ilimitada e a \u00fanica limita\u00e7\u00e3o \u00e9 a nossa capacidade de a converter em electricidade de uma forma rent\u00e1vel. Pequenos pain\u00e9is solares fotovoltaicos calculadoras de energia, brinquedos e caixas de chamadas telef\u00f3nicas.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Defini\u00e7\u00e3o do sistema solar fotovoltaico<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Um sistema solar fotovoltaico converte energia solar em energia el\u00e9ctrica tal como uma bateria converte energia qu\u00edmica em energia el\u00e9ctrica ou um motor de autom\u00f3vel converte energia qu\u00edmica em energia mec\u00e2nica ou um motor el\u00e9ctrico (num ve\u00edculo el\u00e9ctrico<\/a>, EV) converte energia el\u00e9ctrica em energia mec\u00e2nica. Uma c\u00e9lula SPV converte energia solar em energia el\u00e9ctrica. Uma c\u00e9lula solar n\u00e3o produz electricidade utilizando o calor do sol, mas os raios de luz incidentes interagem com os materiais semicondutores para produzir electricidade.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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A eletricidade pode ser definida como o fluxo de el\u00e9trons. Como \u00e9 que os sistemas solares fotovoltaicos criam este fluxo? Geralmente, a energia tem de ser fornecida para afastar os electr\u00f5es do n\u00facleo dos \u00e1tomos. Os el\u00e9trons de val\u00eancia (isto \u00e9, aqueles na casca externa do \u00e1tomo) t\u00eam os n\u00edveis mais altos de energia dos el\u00e9trons que ainda est\u00e3o ligados aos seus \u00e1tomos pais, (pois eles est\u00e3o longe do n\u00facleo, em compara\u00e7\u00e3o com os el\u00e9trons da casca interna). \u00c9 necess\u00e1ria energia adicional para remover completamente um electr\u00e3o do \u00e1tomo, por isso, os electr\u00f5es livres t\u00eam n\u00edveis de energia superiores aos dos electr\u00f5es de val\u00eancia.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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A figura acima mostra um diagrama de banda de energia, que mostra dois n\u00edveis de energia, uma banda de val\u00eancia e uma banda de condu\u00e7\u00e3o. Os el\u00e9trons de val\u00eancia est\u00e3o localizados na banda de val\u00eancia e os el\u00e9trons livres na banda de condu\u00e7\u00e3o superior. Nos semicondutores, existe um intervalo entre as bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o. Portanto, deve ser fornecida energia para que os el\u00e9trons de val\u00eancia v\u00e3o para a banda de condu\u00e7\u00e3o. Isto significa que deve ser fornecida energia para remover os electr\u00f5es de val\u00eancia dos seus \u00e1tomos parentais para se tornarem electr\u00f5es livres.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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O que s\u00e3o sistemas solares fotovoltaicos?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Quando o sil\u00edcio puro est\u00e1 a uma temperatura de 0 K (0 graus Kelvin \u00e9 – 273\u00b0C ), todas as posi\u00e7\u00f5es nas cascas de electr\u00f5es exteriores est\u00e3o ocupadas, devido \u00e0s liga\u00e7\u00f5es covalentes entre os \u00e1tomos e n\u00e3o h\u00e1 electr\u00f5es livres. Portanto, a banda de val\u00eancia est\u00e1 completamente cheia e a banda de condu\u00e7\u00e3o est\u00e1 completamente vazia. Embora os el\u00e9trons de val\u00eancia tenham a maior energia, eles requerem a menor energia para remover do \u00e1tomo (energia de ioniza\u00e7\u00e3o). Isto pode ser ilustrado com um exemplo de um \u00e1tomo de chumbo. Aqui a energia de ioniza\u00e7\u00e3o (de um \u00e1tomo gasoso) da remo\u00e7\u00e3o do primeiro el\u00e9tron \u00e9 de 716 kJ\/mol e a necess\u00e1ria para o segundo el\u00e9tron \u00e9 de 1450 kJ\/mol. Os valores equivalentes para Si s\u00e3o 786 e 1577 kJ\/mol.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Cada el\u00e9tron movendo-se para a banda condutora deixa um local vago(chamado buraco)<\/strong> na liga\u00e7\u00e3o de val\u00eancia. Este processo \u00e9 chamado de gera\u00e7\u00e3o de pares de electr\u00f5es<\/strong>. Um buraco num cristal de sil\u00edcio pode, como um electr\u00e3o livre, mover-se sobre o cristal. Os meios pelos quais o buraco se move s\u00e3o os seguintes: Um electr\u00e3o de uma liga\u00e7\u00e3o perto de um buraco pode facilmente saltar para o buraco, deixando para tr\u00e1s uma liga\u00e7\u00e3o incompleta, ou seja, um novo buraco. Isto acontece rapidamente e frequentemente – os el\u00e9trons das liga\u00e7\u00f5es pr\u00f3ximas mudam de posi\u00e7\u00e3o com furos, enviando furos aleat\u00f3ria e erraticamente atrav\u00e9s do s\u00f3lido; quanto mais alta a temperatura do material, mais agitados os el\u00e9trons e furos e mais eles se movimentam.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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A gera\u00e7\u00e3o de electr\u00f5es e furos por luz \u00e9 o processo central no efeito fotovoltaico global, mas n\u00e3o produz, por si s\u00f3, uma corrente. Se n\u00e3o houvesse outro mecanismo envolvido numa c\u00e9lula solar, os electr\u00f5es e furos gerados pela luz vagueariam aleatoriamente pelo cristal durante algum tempo e depois perderiam termicamente a sua energia \u00e0 medida que regressavam \u00e0s posi\u00e7\u00f5es de val\u00eancia. Para explorar os el\u00e9trons e furos para produzir uma for\u00e7a el\u00e9trica e uma corrente, outro mecanismo \u00e9 necess\u00e1rio – uma barreira “potencial” embutida.* Uma c\u00e9lula fotovoltaica tem duas bolachas finas<\/strong> de sil\u00edcio coladas juntas e fixadas a fios met\u00e1licos<\/strong>.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Durante o fabrico dos lingotes, o sil\u00edcio \u00e9 pr\u00e9-docado<\/strong> antes de ser cortado e enviado. A dopagem nada mais \u00e9 do que adicionar impurezas<\/strong> \u00e0 pastilha de sil\u00edcio cristalino para torn\u00e1-la eletricamente condutiva. O silicone tem 4 el\u00e9trons no revestimento externo. Estes<\/strong> materiais dopantes positivos (tipo p)<\/strong> s\u00e3o invariavelmente Boro, que tem 3 el\u00e9trons (trivalente) \u00e9 chamado de portador positivo (Aceitador) Dopant.<\/strong> O dopante negativo (tipo n)<\/strong> \u00e9 o f\u00f3sforo<\/strong>, que tem 5 el\u00e9trons (pentavalente) \u00e9 chamado de dopante<\/strong>portador negativo (Doador)<\/strong>.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Uma c\u00e9lula fotovoltaica cont\u00e9m uma camada de barreira<\/strong> que \u00e9 montada por cargas el\u00e9tricas opostas, uma de cada lado de uma linha divis\u00f3ria. Esta barreira potencial separa seletivamente os el\u00e9trons gerados pela luz e os furos, enviando mais el\u00e9trons para um lado da c\u00e9lula, e mais furos para o outro. Assim separados, os el\u00e9trons e orif\u00edcios s\u00e3o menos propensos a se unirem novamente e perderem sua energia el\u00e9trica. Esta separa\u00e7\u00e3o de carga estabelece uma diferen\u00e7a de tens\u00e3o entre as duas extremidades da c\u00e9lula, que pode ser usada para acionar uma corrente el\u00e9trica em um circuito externo.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Quando uma c\u00e9lula fotovoltaica \u00e9 exposta \u00e0 luz solar, feixes de energia luminosa conhecidos como f\u00f3tons podem derrubar alguns dos el\u00e9trons da camada P inferior de suas \u00f3rbitas atrav\u00e9s do campo el\u00e9trico configurado na jun\u00e7\u00e3o P-N e para a camada N. A camada N, com seu excesso de el\u00e9trons, desenvolve um fluxo de um excesso de el\u00e9trons, que produz uma for\u00e7a el\u00e9trica para empurrar os el\u00e9trons adicionais. Estes el\u00e9trons em excesso, por sua vez, s\u00e3o empurrados no fio met\u00e1lico de volta para a camada P inferior, que perdeu alguns de seus el\u00e9trons. Assim, a corrente el\u00e9ctrica continuar\u00e1 a fluir at\u00e9 que os raios solares incidam sobre os pain\u00e9is.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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O sistema solar fotovoltaico s\u00f3 pode ser ligeiramente eficiente em termos energ\u00e9ticos<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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As actuais c\u00e9lulas do sistema solar fotovoltaico convertem apenas cerca de 10 a 14 por cento da energia radiante em energia el\u00e9ctrica. Por outro lado, as f\u00e1bricas de combust\u00edveis f\u00f3sseis convertem de 30-40 por cento da energia qu\u00edmica do seu combust\u00edvel em energia el\u00e9ctrica. A efici\u00eancia de convers\u00e3o de fontes de energia eletroqu\u00edmica \u00e9 muito maior, de 90 a 95%<\/strong>.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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O que \u00e9 Efici\u00eancia de Convers\u00e3o do Sistema Solar Fotovoltaico? <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Efici\u00eancia de um dispositivo = Sa\u00edda de energia \u00fatil \/ Entrada de energia<\/p>\n

No caso do sistema solar fotovoltaico a efici\u00eancia \u00e9 de cerca de 15%, o que significa que se tivermos uma superf\u00edcie celular de 1m2<\/sup> para cada 100 W\/m2<\/sup> de radia\u00e7\u00e3o incidente, apenas 15 W seriam entregues ao circuito. <\/p>\n

Efici\u00eancia da c\u00e9lula SPV = 15 W\/ m2\/ 100 W\/m2<\/sup> = 15 %.<\/p>\n

No caso das baterias de chumbo-\u00e1cido podemos diferenciar dois tipos de efici\u00eancia, a efici\u00eancia coulombic (ou Ah ou ampere-hora) e a efici\u00eancia energ\u00e9tica (ou Wh ou watt hour). Durante um processo de carga que converte energia el\u00e9ctrica em energia qu\u00edmica, a efici\u00eancia Ah \u00e9 de cerca de 90% e a efici\u00eancia energ\u00e9tica \u00e9 de cerca de 75%. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Sistema solar fotovoltaico funcionando priniciple<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Fabrica\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas do sistema solar fotovoltaico<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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A mat\u00e9ria prima \u00e9 o segundo quartzo (areia) mais abundante dispon\u00edvel. O quartzo \u00e9 um mineral amplamente distribu\u00eddo. Tem muitas variedades que consistem principalmente de s\u00edlica ou di\u00f3xido de sil\u00edcio (SiO2) com pequenas fra\u00e7\u00f5es de impurezas como l\u00edtio, s\u00f3dio, pot\u00e1ssio e tit\u00e2nio.
O processo de fabrica\u00e7\u00e3o de uma c\u00e9lula solar a partir de uma bolacha de sil\u00edcio envolve tr\u00eas tipos de ind\u00fastrias
a.) Ind\u00fastrias que produzem c\u00e9lulas solares a partir de quartzo
b.) Ind\u00fastrias que produzem bolachas de sil\u00edcio a partir de quartzo e
c.) Ind\u00fastrias que produzem c\u00e9lulas solares a partir de bolachas de sil\u00edcio<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Como s\u00e3o feitas as pastilhas de sil\u00edcio no sistema solar fotovoltaico?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Como primeiro passo, o sil\u00edcio puro<\/strong> \u00e9 produzido pela redu\u00e7\u00e3o e purifica\u00e7\u00e3o<\/strong> do di\u00f3xido de sil\u00edcio impuro em quartzo. Processo Czochralski (Cz):<\/strong> A ind\u00fastria PV usa atualmente duas rotas prim\u00e1rias para converter mat\u00e9ria-prima de polissil\u00edcio bruto em pastilhas acabadas: a rota monocristalina usando o processo Czochralski (Cz), e a rota multi-cristalina usando o processo de solidifica\u00e7\u00e3o direcional (DS)<\/strong>. As principais diferen\u00e7as entre estas duas abordagens est\u00e3o em como o polissil\u00edcio \u00e9 derretido, como \u00e9 formado em um lingote, o tamanho do lingote e como os lingotes s\u00e3o moldados em tijolos para o corte do wafer.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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