Como converter energia solar em energia elétrica - Pergunta do Leitor

Pergunta do leitor: Emerson Bueno

Em poucas palavras, existem duas formas de produzir energia elétrica através da luz solar: térmico ou elétrico (mais conhecido como Efeito Fotovoltaico). Neste artigo daremos ênfase apenas para este último.

Efeito Fotovoltaico

O efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel em 1839 (utilizando o primeiro componente eletrônico da história), e confundido com o efeito fotoelétrico.

O efeito fotovoltaico é o surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando exposto à luz visível.  Entre os materiais mais adequados para a conversão da radiação solar em energia elétrica, os quais são usualmente chamados de células solares ou fotovoltaicas, destaca-se o silício, que é um dos elementos mais abundantes.

O silício apresenta-se normalmente como areia. Através de métodos adequados obtém-se o silício em forma pura. O cristal de silício puro não possui elétrons livres e portanto é um mau condutor eléctrico. Para alterar isto acrescentam-se porcentagens de outros elementos, como o Boro ou Fósforo.

Para formar uma célula fotovoltaica (ou um diodo) são unidos dois tipos de semicondutores, que separadamente, são neutros. Quando unidos, eles criam um campo eletromagnético devido a diferença de carga entre eles gerando assim, uma corrente que será liberada em forma de energia.

A luz solar é composta de fótons ou partículas de energia solar. Estes fótons possuem quantidades diferentes de energia correspondente aos diferentes comprimentos de onda do espectro solar. Quando os fótons atingem uma célula dos dispositivos fotovoltaicos, elas podem ser refletidas ou absorvidas, ou passar direito.


Ao incidir a luz sobre a célula fotovoltaica, os fótons que a integram chocam-se com os electrões da estrutura do silício dando-lhes energia e transformando-os em condutores. Devido ao campo eléctrico gerado na união, os elétrons são orientados e fluem de uma camada para outra.

Por meio de um condutor externo, liga-se a camada negativa à positiva. Gera-se assim um fluxo de electrões (corrente eléctrica) na conexão. Enquanto a luz continua a incidir na célula, o fluxo de electrões manter-se-á. A intensidade da corrente gerada variará proporcionalmente conforme a intensidade da luz incidente.

Cada módulo fotovoltaico é formado por uma determinada quantidade de células conectadas em série. Como se viu anteriormente, ao unir-se a camada negativa de uma célula com a positiva da seguinte, os elétrons fluem através dos condutores de uma célula para a outra. Este fluxo repete-se até chegar à última célula do módulo, da qual fluem para o acumulador ou a bateria.

Cada elétron que abandona o módulo é substituído por outro que regressa do acumulador ou da bateria. O cabo da interconexão entre módulo e bateria contém o fluxo, de modo que quando um elétron abandona a última célula do módulo e encaminha-se para a bateria outro elétron entra na primeira célula a partir da bateria. É por isso que se considera inesgotável um dispositivo fotovoltaico. Produz energia eléctrica em resposta à energia luminosa que entra no mesmo.

O módulo fotovoltaico é composto por células individuais conectadas em série. Este tipo de conexão permite adicionar tensões. A tensão nominal do módulo será igual ao produto do número de células que o compõem pela tensão de cada célula (aprox. 0,5 volts). Geralmente produzem-se módulos formados por 30, 32, 33 e 36 células em série, conforme a aplicação requerida.


Qual a diferença entre energia fotovoltaica e as demais energias solares?

Existem, basicamente, dois usos dos raios solares como fonte de energia: o térmico e o elétrico. O primeiro pode ser feito de forma passiva, através de técnicas modernas de arquitetura e construção que permitem maior iluminação natural aos ambientes, ou com o auxílio de coletores ou concentradores solares – nestes casos, porém, a função da energia gerada é basicamente aquecer a água.

Já a conversão da energia solar em elétrica pode ocorrer por processo termoelétrico ou fotoelétrico. O termoelétrico é conseguido através da junção de dois materiais semicondutores que, quando aquecidos pelo sol, provocam uma diferença de potencial entre as extremidades, gerando corrente elétrica; mas seu rendimento é baixo e o custo do material, muito elevado, o que inviabiliza o uso comercial. O processo fotoelétrico, por sua vez, converte os fótons contidos na luz solar em energia elétrica, através do uso dos painéis fotovoltaicos, formados por células solares.

A transformação da luz do sol em energia elétrica deixa resíduos?

Não. Por isto, a energia solar fotovoltaica é considerada uma energia limpa.A interação entre o silício e a luz solar, que gera a energia fotovoltaica, não produz resíduos. Por isso, ela é considerada uma fonte de energia limpa ou ecológica. Além disso, a radiação solar é abundante e inesgotável, com grande potencial de utilização, enquanto o silício, principal semicondutor utilizado nos painéis fotovoltaicos, é o segundo elemento mais encontrado na superfície terrestre. Ou seja: é uma solução energética sustentável.

Fonte: Faculdade de engenharia da Universidade do Porto e outras fontes na internet.