Glauco Diniz Duarte – multi aquecimento e energia solar fotovoltaica

 

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, falando em eficiência do painel solar fotovoltaico (placa fotovoltaica), estamos falando na porcentagem (%) de energia do sol que atinge a superfície do painel fotovoltaico e é transformada em energia elétrica para o nosso consumo.

• Quanto maior é a eficiência do painel fotovoltaico, mais Watts por metro quadrado o seu sistema vai gerar;

• Quanto maior é a eficiência do painel fotovoltaico, menor é o painel para a mesma produção de energia;

• Assumindo que 1000 Watts atinja o painel solar fotovoltaico por hora, um painel fotovoltaico (placa fotovoltaica) com eficiência de 16,5% vai produzir 165Watt / hora / m² (isso só funciona desta maneira em laboratórios). Na realidade, existem outros fatores a se considerar, como temperatura, direção-posicionamento do painel etc.

 

SILÍCIO (Si)

Cerca de 85% de todos os sistemas de energia solar fotovoltaico instalado em casas e empresas no mundo, utilizaram alguma tecnologia baseada em silício (Si).

O silício usado em painéis solares assume muitas formas, e a principal diferença é a pureza dele. Mais o que significa: Pureza do silício?
Quanto mais perfeitamente alinhadas estiverem as moléculas de silício, melhor a célula solar será na conversão de luz solar em energia elétrica.

A pureza do Silício (Si), os processos utilizados para melhorar a pureza do silício e o tratamento dele são caros e impactam diretamente no preço do painel solar (55–60% do custo de um painel solar convencional de tecnologia de silício cristalino, é referente ao silício bruto purificado e tratado).

Fatores como espaço disponível, garantia e custo dos painéis, também são fatores determinantes para a maioria das pessoas. Placa Solar em Janaúba.

A tecnologia monocristalina é a mais antiga e possui a eficiência mais alta. Os painéis solares de silício monocristalino (mono-Si) são facilmente reconhecíveis olhando de perto. Possuem uma cor uniforme, indicando silício de alta pureza e cantos tipicamente arredondados.

Eles são feitos a partir de um único cristal de silício ultrapuro, (lingotes de silício de forma cilíndrica). Portanto, este é como um “salame” fazendo assim, lâminas de silício individuais. São tratadas e transformadas em células fotovoltaicas.

Cada célula fotovoltaica circular tem seus “4 lados” cortados fora para otimizar o espaço disponível no painel solar monocristalino e aproveitar melhor a área do painel. O painel de energia solar é composto por uma matriz de células fotovoltaicas em formações de série e paralelo:

• Eficiência média do painel solar monocristalino: 15 –22%

• Técnica: Czochralski

• Forma: Arredondada

• Tamanho padrão das células fotovoltaicas: 10x10cm; 12,5×12,5 cm; 15×15.

• Cor: azul-escuro ou quase preto (com antirreflexo), cinza ou azul acinzentado, (sem antirreflexo).

VANTAGENS DO PAINEL SOLAR MONOCRISTALINO

• Atualmente os painéis solares monocristalinos possuem a eficiência mais alta dentre as tecnologias comercialmente viáveis. A eficiência dos painéis solares monocristalinos está hoje entre 15% e 22%;

• Painéis solares de silício monocristalino ocupam menos espaço. Ou seja, uma vez que estes painéis solares possuem uma eficiência maior, eles necessitam de menos espaço para gerar a mesma quantidade de energia elétrica;

• A vida útil dos painéis monocristalinos é maior que 30 anos e eles vêm com garantia de 25 anos;

• Tendem a funcionar melhor do que painéis solares policristalinos em condições de pouca luz.

PAINEL SOLAR FOTOVOLTAICO DE SILÍCIO POLICRISTALINO

Os primeiros painéis solares à base de silício policristalino, que também são conhecidos como polisilício (p-Si) e silício multi-cristalino (mc-Si), foram introduzidos no mercado em 1981. Ambos, mono e poli cristalino são feitos de silício, a principal diferença entre as tecnologias sãoo método utilizado na fundição dos cristais.

No policristalino, os cristais de silício são fundidos em um bloco, desta forma preservando a formação de múltiplos cristais (daí o nome poli cristalino). Então quando este bloco é cortado e fatiado, é possível observar esta formação múltipla de cristais.

Uma vez fundido, eles são serrados em blocos quadrados e, em seguida, fatiados em células assim como no monocristalino, mas é um pouco mais fácil de produzir. Eles são semelhantes aos de um único cristal (monocristalino) tanto no desempenho como na degradação, exceto que as células são ligeiramente menos eficientes.

Eficiência média do painel solar policristalino: 14 –20%
Técnica: Fundição de polisilício, Aquecimento em forma.
Forma: Quadrada
Tamanho padrão das células fotovoltaicas: 10x10cm; 12,5×12,5cm; 15×15.
Cor: azul (com antirreflexo), cinza prateado (sem antirreflexo). Placa Solar.

VANTAGENS DO PAINEL SOLAR POLICRISTALINO

• A quantidade de silício residual gerado durante o processo de corte das células fotovoltaicas é menor em comparação com monocristalino;

• Painéis policristalinos tendem a ser um pouco mais baratos que os painéis solares monocristalinos;

• A vida útil dos painéis policristalinos é maior que 30 anos e eles vêm com garantia de 25 anos.

PAINÉIS SOLARES DE FILME FINO

Depositar uma ou várias camadas finas de material fotovoltaico sobre um substrato é a essência básica de como os painéis fotovoltaicos de filme fino são fabricados. Além disso, eles também são conhecidos como células fotovoltaicas de película fina (TFPV). Os diferentes tipos painéis solares de filme fino podem ser categorizados por material fotovoltaico que é depositado sobre o substrato:

• Silício amorfo (a-Si)

• Telureto de cádmio (CdTe)

• Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS)

• Células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV)

Dependendo da tecnologia da célula fotovoltaica de filme fino utilizada, os painéis de filme fino possuem eficiências médias entre 7 – 13%.

Algumas tecnologias de painel de filme fino já estão chegando nos 16%, sendo similares a eficiência dos painéis Policristalinos.

 

PAINEL SOLAR DE SILÍCIO AMORFO (a-Si)

Como a produção de energia elétrica é baixa nesta tecnologia, as células solares baseadas em silício amorfo, e tradicionalmente só tinham sido usadas para aplicações de pequena escala.

Ex: calculadoras de bolso. As inovações recentes permitiram que esta tecnologia seja utilizada também em aplicações de larga escala.

Com uma técnica de fabricação chamada de “empilhamento”, várias camadas de células solares de silício amorfo podem ser combinadas, o que resultam em taxas mais elevadas de eficiência (tipicamente cerca de 6–9%).

 

PAINEL SOLAR DE TELURETO DE CÁDMIO (CdTe)

O painel solar Telureto de cádmio é a única tecnologia de painéis solares de película fina que superou o custo/eficiência de painéis solares de silício cristalino em uma parcela significativa do mercado mundial de painéis solares.

A eficiência de painéis solares com base na tecnologia de telureto de cádmio opera normalmente na faixa de 9–16%.

As instalações com os painéis de CdTe PV são tipicamente grandes campos solares (grandes usinas de energia solar).

 

PAINÉIS SOLARES DE SELENETO DE COBRE, ÍNDIO E GÁLIO (CIS /CIGS)

Em comparação com as outras tecnologias de filme-fino acima, as células solares CIGS mostraram o maior potencial em termos de eficiência. Além disso, estas células solares contêm menos cádmio, (material tóxico que é encontrado em células solares de CdTe).

Os índices de eficiência para painéis solares CIGS normalmente operam na faixa de 10­12%, e já existem alguns sendo vendidos no Brasil passando dos 13%.

Muitos tipos de células solares de película fina estão ainda em fase de pesquisa e desenvolvimento, e no futuro poderemos ver algumas soluções interessantes vindas desta tecnologia. Sistema Solar em Janaúba.

CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ORGÂNICAS (OPV)

Uma célula solar orgânica é um tipo de célula solar de polímero que usa a eletrônica orgânica, um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas orgânicas, para absorção de luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz solar pelo efeito fotovoltaico.

A célula solar de polímero orgânico foi idealizada há muitos anos como uma tecnologia fotovoltaica flexível, de baixo custo, feita utilizando processos de impressão, máquinas simples e materiais abundantes. As eficiências das células orgânicas variam.

VANTAGENS DO PAINEL SOLAR DE FILME FINO

• A produção em massa é simples em comparação com a tecnologia cristalina. Isto os torna mais baratos de fabricar do que as células solares de base cristalinas.

• Sua aparência homogênea é esteticamente bonita.

• Pode ser feito flexível, o que abre um leque de aplicações muito grande.

• Altas temperaturas e sombreamento de árvores e outras obstruções têm menos impacto sobre o desempenho do painel solar de filme fino.

PAINEL SOLAR HÍBRIDO – HJT

Existe uma “nova” tecnologia no mercado conhecido por Heterojunção. Comercialmente falando, a eficiência dos painéis que utilizam esta tecnologia é de 21% a 24%.

O processo de fabricação, com algumas diferenças, é similar a fabricação dos painéis fotovoltaicos monocristalinos, porém, possuem uma passivação com camada de Silício Amorfo (a-Si), dentre outras diferenças.

Este painel produz mais energia por metro quadrado, a saber, também funciona muito bem com temperaturas mais altas. Ou seja, esta tecnologia é ideal para o Brasil. Mas, ainda não está disponível no mercado.

 

 

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