Tecnologia

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Efeito Fotovoltaico

Timeline

O efeito fotovoltaico é a conversão direta da luz em eletricidade em nível atômico por diferença de potencial. Foi descoberto em 1839 pelo francês Edmund Becquerel, quando observou que certos materiais podiam produzir uma pequena quantidade de corrente elétrica quando expostas a luz.

Alguns materiais exibem uma propriedade que proporciona o efeito elétrico estressando átomos e liberando elétrons. Quando estes elétrons livres são capturados é formada uma corrente elétrica que pode ser utilizada como energia elétrica.

Após alguns anos, em 1905, o físico Albert Einstein descreveu a luz em sua composição e o efeito fotoelétrico onde a tecnologia fotovoltaica se baseia. Esta descoberta lhe rendeu o prêmio Nobel de física.

Fonte http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/

Curiosidade: Qual a diferença entre o Efeito Fotovoltaico e o Efeito Fotoelétrico?

O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por determinado material, em geral metálico, que quando exposto à radiação eletromagnética de frequência suficientemente alta, faz com que os seus fótons energizem os elétrons do material em questão.

Já o efeito fotovoltaico se dá pelo surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando exposto à luz visível. Ambos os efeitos estão relacionados, mas são processos diferentes.

A primeira célula solar moderna foi desenvolvida e apresentada em 1954 pelo Laboratórios Bell (Bell Labs). Possuía apenas 2cm2 de área e uma eficiência de 6%, gerando 5mW de potência elétrica. Foi projetado para utilização com baterias, entretanto o seu alto custo inviabilizou a utilização em larga escala.

Em 1960 a indústria espacial iniciou a utilização da tecnologia fotovoltaica em suas naves aeroespaciais para permitir um maior tempo de pesquisa fora da Terra. Através dos programas espaciais a tecnologia avançou e se estabilizou fazendo com que os custos da tecnologia caíssem, permitindo assim a expansão para outros setores.

O desenho abaixo ilustra a célula fotovoltaica comumente chamada de célula solar e seus arranjos. As células solares são feitas de silício, material semicondutor que é amplamente utilizado na indústria microeletrônica.

Fonte http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/

Para se produzir uma célula solar é necessária a utilização de wafer de material semicondutor especialmente tratado com boro e fósforo, cada um em uma superfície, o que resulta em uma banda de valência positiva e uma banda de condução negativa.

Quando a luz do sol se choca com a célula solar os elétrons são soltos dos átomos do material semicondutor. Os condutores, que estão ligados do lado positivo e negativo, formam um circuito elétrico e os elétrons podem ser capturados em forma de corrente elétrica transformando-se na energia elétrica.

As células solares são montadas e ligadas em série e em paralelo formando os módulos fotovoltaicos de tensão desejada.