Placa Solar: como funciona, construção e modelos
Sabemos que a luz do sol atinge a placa solar e, de alguma forma, ela gera energia elétrica. Mas, qual é a explicação científica por trás deste efeito fotovoltaico? Neste post, falaremos a fundo sobre o efeito fotovoltaico e você entenderá como funciona uma placa solar.
Placa solar: como funciona?
A placa solar é o equipamento essencial para se gerar energia fotovoltaica, o qual é composto por células fotovoltaicas fabricadas a partir de materiais semicondutores, como o silício, que absorvem a luz do sol e geram energia elétrica pelo efeito fotovoltaico.
Ela funciona quando os fótons atingem as células fotovoltaicas, fazendo com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam e migrem para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons, criando uma corrente elétrica, chamada de energia solar fotovoltaica.
A geração de corrente elétrica pelos painéis solares ocorre quando os fótons (partículas de luz solar) colidem com os átomos do material do painel solar, provocando assim o deslocamento dos elétrons. Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou o que nós chamamos de energia solar fotovoltaica.
Caso queira entender um pouco mais sobre o caminho da energia solar após o efeito fotovoltaico, veja como funciona a energia solar.
Como funciona o efeito fotovoltaico?
O uso de painéis solares tem como função coletar fótons da luz solar que, ao se colidirem com os átomos de silício ou outro semicondutor do painel solar, geram um deslocamento de elétrons, criando uma corrente elétrica. Esse fenômeno tem o nome de “efeito fotovoltaico”.
Sabemos que a luz do sol atinge o painel fotovoltaico solar e, de alguma forma, é gerada energia elétrica. Qual é a explicação desse fenômeno? Entenda a seguir.
Célula fotovoltaica de silício
A parte mais importante de uma placa solar são as células fotovoltaicas de silício (Si). O silício é composto de átomos minúsculos que são carregadas com elétrons. A concepção mais comum de painéis fotovoltaicos utiliza dois tipos diferentes de silício, que serve para criar cargas negativas e positivas.
Para criar uma carga negativa, o silício é combinado com boro, e para criar uma carga positiva, o silício é combinado com o fósforo. Essa combinação cria mais elétrons no silício carregado positivamente e menos elétrons no silício carregado negativamente.
O silício carregado positivamente é “sanduichado” com o silício carregado negativamente, isso permite a célula de silício reagir com o sol produzindo energia elétrica.
Construção da placa solar
Cada célula fotovoltaica é cuidadosamente colocada, plana, em série, uma após a outra. As células fotovoltaicas individuais são conectadas usando uma faixa condutora extremamente fina. Esta tira é tecida de cima para baixo de cada célula, de modo que todas as células fotovoltaicas do painel solar fotovoltaico estejam ligadas, assim criando um circuito.
Essa série de células fotovoltaicas é então coberta com uma lamina de vidro temperado, tratado com uma substância antiaderente e antirreflexo, e emoldurado usando um quadro de alumínio.
Na parte de trás do painel fotovoltaico, há dois condutores provenientes de uma pequena caixa preta (caixa de junção). Esses cabos são usados para ligar os painéis solares fotovoltaicos em conjunto, formando uma série de painéis fotovoltaicos. Esse conjunto de painéis fotovoltaicos é então conectado através de cabos de corrente contínua ao inversor solar.
Produção de energia pelo efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico é o processo que gera eletricidade. As partículas de luz que viajam do Sol à Terra a cada dia, são chamadas de fótons. Os fótons levam cerca de 8 minutos e 20 segundos para percorrer a trajetória do Sol até a Terra.
Abaixo, uma explicação básica do que acontece quando os fótons atingem as células solares.
- Quando os fótons atingem as células fotovoltaicas, eles fazem com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam.
Esses elétrons livres vão migrar, através da corrente elétrica, para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons.
- Durante o dia todo, os elétrons irão fluir em uma direção constante, deixando os átomos e preenchendo lacunas em átomos diferentes.
- Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou o que nós chamamos de energia solar fotovoltaica.
Essa explicação é uma forma simples de mostrar o efeito fotovoltaico. Na realidade, existem outros materiais além do silício utilizados para a fabricação de células fotovoltaicas e, outras formas de se fabricar um painel solar.
A tecnologia explicada acima é a mais utilizada mundialmente, representando provavelmente 90% do mercado de painéis solares no mundo.
Confira no infográfico abaixo como uma placa solar opera e entenda o funcionamento da energia solar residencial ao implementá-la em sua casa.
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Qual o tamanho e a potência de uma placa solar?
Tradicionalmente, os painéis solares existem em dois tamanhos: o formato padrão de 60 células (1,65m x 1 m), utilizado em telhados residenciais, e o formato de 72 células, para instalações comerciais (2m x 1m). Depois, surgiu a tecnologia half-cut, que integrava o dobro de células fotovoltaicas em placas dos mesmos tamanhos.
Mais recentemente, novos tamanhos de paneis surgiram, chegando a 2,4 m por 1,3 m, construídos com wafers de 180mm e 210mm. Isso representam um aumento de 20% a 30% na comparação com os formatos tradicionais.
Atualmente, as placas solares comercializadas no País superam os 500 watts de potência e têm eficiência acima de 20%.
Leia também: Energia solar explicada em 5 minutos
10 maiores fabricantes de placa solar fotovoltaica
Lista elaborada pela consultoria internacional Wood Mackenzie em junho de 2024:
- JA Solar
- Trina Solar
- Jinko Solar
- Canadian Solar
- Longi
- Risen
- TW Solar
- Astronergy
- Hanwha Q-cells
- DMEGC Solar
Quais os principais modelos?
Placa Solar Trina Solar Vertex - 510W
- Modelo: TSM-DE18M
- Tecnologia: Monocristalina – 150 células
- Potência: 510 Watts
- Eficiência: 21.2%
- Largura x Altura e Peso: 2,18m x 1,10m – 26,5 kg
- Registro Inmetro: 008899/2022
- Ficha técnica: https://static.trinasolar.com/sites/default/files/Datasheet_Vertex_DE18M%28II%29_2021_PT.pdf
Placa Solar Longi Hi-MO 5 - 550W
- Modelo: LR5-72HPH-550M
- Tecnologia: Monocristalina – 144 células
- Potência: 550 Watts
- Eficiência: 21,3%
- Largura x Altura e Peso: 2,22m x 1,13m – 27,5 kg
- Registro Inmetro: 003746/2021
- Ficha técnica: https://static.longi.com/Hi_MO_5m_LR_5_72_HPH_540_560_M_35_35_and_15_G2_V16_b8597c604e.pdf
Placa Solar JA Solar Deep Blue 3.0 - 540W
- Modelo: JAM72S30-540/MR
- Tecnologia: Monocristalina – 144 células
- Potência: 540 Watts
- Eficiência: 20,9%
- Largura x Altura e Peso: 2,22m x 1,13m – 28,6 kg
- Registro Inmetro: 002811/2022
- Ficha técnica: https://www.jasolar.com/uploadfile/2021/0706/20210706053524693.pdf
Placa Solar JA Solar Deep Blue 3.0 - 545W
- Modelo: JAM72S30-545/MR
- Tecnologia: Monocristalina – 144 células
- Potência: 545 Watts
- Eficiência: 21,1%
- Largura x Altura e Peso: 2,22m x 1,13m – 28,6 kg
- Registro Inmetro: 002811/2022
- Ficha técnica: https://www.jasolar.com/uploadfile/2021/0706/20210706053524693.pdf
Placa Solar JA Solar Deep Blue 3.0 - 550W
- Modelo: JAM72S30-550/MR
- Tecnologia: Monocristalina – 144 células
- Potência: 550 Watts
- Eficiência: 21,3%
- Largura x Altura e Peso: 2,22m x 1,13m – 28,6 kg
- Registro Inmetro: 002811/2022
- Ficha técnica: https://www.jasolar.com/uploadfile/2021/0706/20210706053524693.pdf
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