Vantagens e desvantagens do painel solar de filme fino
O painel solar fotovoltaico de filme fino (thin-film) é uma das tecnologias utilizadas para gerar energia elétrica a partir da luz do sol e possui algumas vantagens e desvantagens em relação aos painéis solares de silício.
Se você vai instalar um sistema de energia solar e está considerando o uso de painéis solares de filme fino, então este blogpost é para você!
Confira aqui todas as informações sobre a tecnologia, incluindo os tipos de células de filme fino, seu funcionamento e a relação dos prós e contras entre as placas solares thin-film e as de silício monocristalinas e policristalinas.
Painel solar fotovoltaico de filme fino: o que é e como funciona?
O painel solar fotovoltaico de filme fino é uma das tecnologias desenvolvidas no setor de energia solar fotovoltaica para captar a luz do sol e transformá-la em energia elétrica.
A sua criação data dos anos 1990, quando as fabricantes pesquisavam uma opção mais barata aos tradicionais painéis de silício cristalino, primeira tecnologia de energia solar fotovoltaica e a mais utilizada ainda hoje.
Desde então, vários tipos de painéis thin-film foram criados, cada um utilizando diferentes elementos como semicondutores, mas nenhum conseguiu alcançar a mesma eficiência das células de silício cristalino, motivo pelo qual a tecnologia de filme fino não emplacou.
Os painéis solares de filme fino são fabricados a partir de um substrato (material usado como base), que pode ser de vidro, plástico ou metal. Sobre este substrato são depositados os elementos químicos que, ao contato com os fótons de luz, realizam o efeito fotovoltaico, processo pelo qual os painéis solares transformam a luz do sol em energia elétrica.
Atualmente, existem seis principais tipos de painéis solares de filme fino que se diferenciam pelos elementos químicos utilizados.
Tipos de painéis solares de filme fino (thin-fim)
A seguir, confere os tipos de painéis fotovoltaicos de filme fino. No entanto, é importante saber que nem todas essas tecnologias estão disponíveis comercialmente, especialmente no Brasil.
Painel solar de silício amorfo (a-Si)
O silício amorfo (sem forma) possui uma rede irregular em vez de uma estrutura cristalina, como é o caso do silício monocristalino e policristalino.
A fabricação do painel de silício amorfo é feita a partir de um substrato em que são depositadas finíssimas camadas do material, uma do Tipo-P, dopada com hidreto de boro (B2H6), outra do Tipo-N, dopada com fosfina (PH3) e, entre elas, uma terceira camada do silício intrínseco (não dopado, Tipo-I), necessária para captar a passagem de elétrons entre as partes positiva e negativa.
A eficiência dos painéis solares de silício amorfo é baixa e, devido à hidrogenação do material, apresenta uma queda durante o primeiro ano devido à degradação induzida pela luz (efeito Staebler-Wronski).
Painéis solares de silício amorfo apresentam eficiência de apenas 8% ou 12% em modelos de multijunção, muito abaixo da eficiência de painéis fotovoltaicos de silício cristalino, que atingem mais de 20% de eficiência.
Painel de seleneto de cobre índio (CIS)
Painéis fotovoltaicos de seleneto de cobre índio (CIS) são fabricados a partir de uma fina camada de cobre índio e selênio (CuInSe2) depositada sobre um substrato, que pode ser vidro ou metal flexível.
Um painel solar CIS de filme fino é composto por camadas de molibdênio (Mo), CuInSe2 Tipo-P, sulfato de cádmio dopado com alumínio (CdS:Al) e óxido de zinco dopado com alumínio (ZnO:Al) Tipo-N.
Os painéis solares de CIS possuem boa durabilidade e a melhor eficiência entre os painéis de filme fino, cerca de 19%, mas sua operação é instável em ambientes úmidos e quentes e precisam de boa selagem.
Painéis solares de disseleneto de cobre índio e gálio (CIGS)
Os módulos de disseleneto de cobre índio é gálio (CIGS) possuem os mesmos elementos da tecnologia CIS, além do gálio (Ga).
Para sua fabricação, a camada de Cu(In, Ga)Se2 - disseleneto de cobre, índio e gálio - é aplicada sobre o substrato revestido com molibdênio. Em seguida, são aplicadas as camadas de sulfato de cádmio (CdS:Al) e óxido de zinco dopado com alumínio (ZnO:Al).
Painel filme fino de telureto de cádmio (CdTe)
Painéis solares de telureto de cádmio (CdTe) possuem o substrato de vidro revestido pela parte traseira, com uma camada de Óxido Transparente Condutivo (TCO), sulfeto de cádmio (CdS) Tipo-N e telureto de cádmio (CdTe) Tipo-P.
A fabricação de painéis de CdTe apresenta riscos ambientais devido à toxicidade do cádmio e necessita de processos rigorosos de controle.
Painel solar de arseneto de gálio (GaAs)
Os módulos de arseneto de gálio (GaAs) apresentam a maior eficiência entre os painéis solares de filme fino de junção única, com mais de 25%.
O GaAs possui propriedades eletrônicas melhores que a do silício, o que garante aos seus painéis um bom desempenho e resistência ao calor.
No entanto, os altos custos de fabricação tornaram essa tecnologia restrita às indústrias espacial e militar.
Painel solar de filme fino com multijunção
A tecnologia de multijunção nada mais é que um painel de filme fino compostos por múltiplas camadas Tipo-P e N fabricada com diferentes tipos de materiais semicondutores.
Com isso, o painel consegue aproveitar uma maior parte dos fótons de luz e, consequentemente, gerar mais energia.
Painéis solares de filme fino GaAs com 4 multijunções já alcançaram eficiência de 39% em laboratório.
No entanto, os processos de fabricação dessa tecnologia são complexos e muito mais caros, o que não permite a sua aplicação em escala comercial.
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Vantagens e desvantagens dos painéis solares de filme fino
Confira, a seguir, a lista dos prós e contras dos painéis fotovoltaicos de filme fino.
Desvantagens
# 1 Eficiência muito baixa
O painel fotovoltaico de filme fino tem, tipicamente, a metade da eficiência de um painel solar monocristalino ou policristalino.
Os melhores painéis de filme fino homologados pelo Inmetro possuem, pelo menos, 35% a menos de eficiência do que os painéis de silício cristalino.
Comparando as melhores opções de cada tecnologia listadas no Inmetro, os painéis de silício monocristalino possuem 60% a mais de eficiência que os painéis de filme fino.
Dessa forma, para gerar a mesma quantidade de energia, você precisaria de muito mais painéis solares de filme fino do que de silício cristalino.
Se você tem um telhado do tamanho de um hangar de um avião 747, isso talvez não seja um problema! Mas a maioria das pessoas possuem um espaço limitado em seus telhados, principalmente nas partes mais ensolaradas.
Mesmo que os painéis de filme fino possam ser um pouco mais baratos, eles não custam a metade do preço para justificarem o investimento em uma tecnologia que é tão menos eficiente.
# 2 Pouca durabilidade
Os painéis de filme fino não duram mais do que 10-15 anos, como eles podem concorrer com os 25 anos de desempenho do silício?
Embora algumas simulações realizadas em laboratório tenham mostrado que eles poderiam alcançar uma vida útil igual ou maior que 25 anos, não existe nenhum caso que tenha mostrado isso na prática.
# 3 Processo de produção extremamente sujo
O processo de fabricação de qualquer tipo de painel solar fotovoltaico utiliza produtos químicos muito desagradáveis (tóxicos).
Mas os painéis de filme fino utilizam em sua composição produtos químicos pesados que são extremamente tóxicos e ainda mais perigosos, como o cádmio.
Além do perigo na fabricação, esses produtos representam uma ameaça durante a operação dos painéis, que podem rachar ou danificar, e na hora de sua reciclagem, exigindo processos muitos mais complexos e caros.
# 4 Falsa propaganda
Não é incomum você ouvir de um vendedor despreparado que os painéis de filme fino são tolerantes a sombra e não precisam receber incidência de luz direta para render tanta energia.
Isso não é verdade! TODOS os painéis solares fotovoltaicos precisam de muita luz direta para gerar a quantidade de energia que eles foram projetados para gerar.
O que acontece é que painéis de filme fino possuem desempenho aceitável em baixa luminosidade, isto é, quando a luz solar não é 100% direta por causa de nuvens ou dias nublados, por exemplo.
No entanto, essa falsa propaganda faz com que pessoas instalem painéis de filme fino em áreas que não são ideais e, consequentemente, ficam extremamente desapontadas com a geração do sistema de energia solar por que: sem sol = sem energia
Solução: na hora de instalar o seu sistema, contrate uma empresa especializada como o Portal Solar, que analisa o sombreamento e demais características da sua propriedade para garantir a viabilidade e maior eficiência do seu projeto.
# 5 Custo mais alto de instalação
Como já foi mencionado, é preciso um número maior de painéis de filme fino em comparação aos de silício cristalino para alcançar a mesma potência do sistema, isto é, para gerar a mesma quantidade de energia.
Isso significa mais trabalho para o time de instalação e muito mais hardware de montagem, resultando em um custo muito mais elevado ao instalar o sistema fotovoltaico.
Mesmo se levarmos em conta que os painéis de filme fino utilizam menos energia na sua fabricação, o saldo final de suas instalações acaba sendo o mesmo ou até maior que o de projetos com painéis de silício, em vista da energia que foi necessária para fazer todo o alumínio e aço dos trilhos e peças de montagem para fixação dos módulos sobre o telhado ou solo.
Finalmente, existem tecnologias no mercado de filme fino que têm o potencial para corrigir uma série de desvantagens listadas aqui, como os painéis de CIGS e CdTe.
Essas tecnologias de painéis de filme fino estão avançando rápido e podem, daqui a alguns anos, competir com o silício cristalino em termos de eficiência do painel solar fotovoltaico.
Vantagens
Até agora, nós falamos dos contras em se utilizar painéis de filme fino, mas também existem alguns benefícios do módulo fotovoltaico de filme fino.
1) Desempenho ligeiramente melhor em condições de pouca luz (não muito relevante devido ao fato de que painéis solares precisam de luz e, nessas condições ideais, os painéis de silício produzem bem mais energia).
2) Em teoria, o preço por Watt da tecnologia é um pouco mais barato que o do silício monocristalino, embora a queda dos preços dos painéis mono e policristalinos nos últimos anos tenha mudado esse cenário.
3) Eles precisam de menos energia elétrica para serem fabricados.
4) Eles podem ser flexíveis quando fabricados em substratos desse tipo, embora possuam eficiência mais baixa ainda, como no exemplo das “lonas fotovoltaicas” para coberturas.
5) Eles possuem menos perda de eficiência em temperaturas mais elevada.
Garanta o melhor painel solar para o seu projeto
Se você quer garantir o projeto mais eficiente para a sua casa ou empresa, então deve esquecer o painel solar de filme fino.
As placas solares de silício cristalino são a melhor opção do mercado e fazem parte dos milhares de sistemas fotovoltaicos instalados no Brasil.
O Portal Solar é uma das empresas pioneiras do setor, com mais de 8 anos de atuação e com unidades presentes em todo o país.
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