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Princípio: A conversão direta da energia solar em energia elétrica envolve a transferência dos fotões da radiação incidente para os eletrões da estrutura atómica desse material.

Nos materiais semicondutores sob o efeito de uma radiação luminosa, a energia dos fotões incidentes é diretamente transferida para o sistema eletrónico do material, podendo excitar eletrões da banda de valência para a banda de condução e dando origem à criação de pares eletrão (absorção).

Energia Disponível vs Energia Consumida

Para obter uma corrente elétrica é criada uma estrutura de separação dos portadores de carga foto gerados, por ação do campo elétrico interno, antes de se recombinarem. Segue-se logo a extração das cargas em corrente contínua para utilização. A este efeito dá-se o nome de efeito Fotovoltaico.

A energia fotovoltaica é uma das mais promissoras fontes de energia renováveis. A vantagem mais clara é a quase total ausência de poluição. Para além desta vantagem a ausência de partes móveis suscetíveis de partir, não produz cheiros ou ruídos, têm baixa ou nenhuma manutenção, e com tempo de vida elevados para os módulos.

No entanto uma das principais limitações dos dispositivos fotovoltaicos é o seu baixo rendimento, isto é, uma baixa conversão da energia solar em energia elétrica. A razão deste facto reside fundamentalmente na deficiente exploração do espetro da radiação incidente (sol) por parte dos dispositivos. Outro inconveniente é os custos de produção dos painéis, estes devidos principalmente à pouca disponibilidade de grandes quantidades de materiais semicondutores, e de processos de obtenção, por vezes, muito caros. No entanto este fator está progressivamente a desaparecer com os desenvolvimentos das deposições e das micro tecnologias.

PRINCIPAIS APLICAÇÕES

Eletrificação Remota

Atualmente uma das principais aplicações da energia fotovoltaica é a possibilidade de fornecer energia elétrica a lugares remotos, onde os custos da montagem de linhas elétricas é superior ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento;

Sistemas Autónomos

Bombagem de água para irrigação, sinalização, alimentação de sistemas de telecomunicação, etc.;

Aplicação de Micro Potência

Relógios, maquinas de calcular, etc.;

Integração em Edifícios

A integração de módulos fotovoltaicos na envolvente dos edifícios (paredes e telhados) é uma aplicação recente, podendo representar reduções de custos construtivos e energéticos. A energia produzida em excesso pode ser vendida à companhia elétrica, e quando existem insuficiências, esta pode ser comprada;

Veículos

Outra aplicação, ainda em fase de investigação, é a de automóveis de recreio providos de células fotovoltaicas, com suficiente potência para movimentá-los, assim como também embarcações de recreio. A energia fotovoltaica pode ser produzida de várias formas, com grandes variações de eficiência e custos. Podem-se dividir em dois grupos básicos: tecnologia de células discretas e tecnologia de película fina integrada;

Silício Mono Cristalino

Fatias de blocos monocristais de silício crescente. Atualmente as células chegam a ter uma espessura de 2.000 mícrones. As células de investigação chegam aos 24% de eficiência, as comerciais perto de 16%;

Silício Poli Cristalino

Fatias obtidas a partir de blocos de silício de pureza intermédia. Estas células são menos caras de fabricar e menos eficientes, as de investigação têm cerca de 18% e as comerciais aproximam-se aos 14%;

Malha Dendrítica

Filme de silício mono cristalino vazado de um cadinho de silício fundido, numa malha dendrítica;

Gálio Arsénio (GaAs)

Material semicondutor de que são feitas as células de alta eficiência, usado especialmente na tecnologia espacial. As células de investigação chegam aos 25% e aos 28% baixo luz do sol concentrada. Multiconjunções de células de Gás podem chegar aos 30% de eficiência;

Tecnologia de película fina integrado Cobre Índio Desilenio (cuInSe2, ou CIS)

Um filme fino de material poli cristalino, que experimentalmente chega aos 17% de eficiência. Módulos de grandes dimensões atingem 11%;

Silício amorfo (a-Si)

Usado na sua maioria em produtos de consumo como relógios e calculadoras, a tecnologia a-Si e também usada em sistemas de edificações integradas, trocando o vidro de cor por módulos semitransparentes;

Os painéis atualmente mais comercializados são compostos por conjuntos de células de silício mono cristalino ou poli cristalino, ligadas em paralelo ou em série, e com rendimentos que variam entre os 10 e 13%. A potência destes depende do tipo de ligação feita entre as diversas células (em série ou paralelo). Esta potência pode variar desde poucos Watts até 200 Watts (valores de equipamento comercializado).

Fonte: Portal das energias renováveis

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