Calculo de Energia Fotovoltaica. Criação de Energia Elétrica

Efeito Fotovoltaico

O efeito fotovoltaico tem três efeitos físicos diretamente ligados e simultâneos.

• Absorção
• Transferência
• Energia eléctrica

Absorção

A luz é composta por fotões que podem penetrar em alguns materiais e até atravessá-lo. Um raio luminoso que incida sobre um material pode sofrer 3 fenômenos físicos: 

• A reflexão: a luz é reflectida pela superfície do material
• A refracção: a luz atravessa o material
• A absorção: a luz penetra no material mas não sai; a energia é restituída sob uma outra forma.

A energia de um fotão pode ser calculada por: 
. 
h-constante de planck (6,62*10^-34 J.s)
ν-frequência da radiação
λ-comprimento de onda (m)
c : velocidade da luz (3*10⁸ m/s)

O material deverá ter a capacidade de absorver a luz visível. Parte do fluxo luminoso absorvido será restituído sob a forma de energia eléctrica.

Transferência

As cargas elementares que vão produzir a corrente eléctrica são os electrões, cargas negativas elementares contidas no seio dos materiais semi-condutores. Os electrões periféricos vão absorver energia dos fotões, o que lhes permite libertarem-se da influência do núcleo. Estes electrões livres produzem assim uma corrente eléctrica.

Criação Corrente Eléctrica

Um junção de material semicondutor PN ordena as cargas, o objectivo é criar um campo eléctrico no interior do material, de forma a separar as cargas negativas e as menos negativas(positivas) no outro. Esta ordenação da carga realiza-se através de uma junção PN no seio do semicondutor; A junção de uma célula solar de silício é constituída por uma parte dopada com fósforo (P), denominada de tipo n, e outra parte dopada com boro (B), denominada de tipo p.è na fronteira destas duas partes que se cria um campo eléctrico para separar as cargas positivas das negativas.

Efeito Fotovoltaico	Dopagem Semicondutores

Eficiência Efeito Fotovoltaico

  A eficiência de uma célula de silício cristalino com 100% de energia solar irradiada é de apenas 13% de energia elétrica aproveitável.
As perdas devem-se aos seguintes factores:

• 23,0% insuficiente energia do fotão na radiação de onda longa;
• 32,0% excedente de energia do fotão na radiação de onda curta;
• 20,0% gradiente eléctrico numa célula, especialmente na região da barreira de potencial;
• 3,0% reflexão e sombreamento dos contatos frontais;
• 8,5% recombinação;
• 0,5% resistência em série (perdas térmicas da condução eléctrica).