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.
. 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 |
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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:
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).
