O painel solar é uma peça composta por módulos fotovoltaicos – que são popularmente conhecidos por placas solares. Ele é utilizado na captação e conversão da luz do sol em energia elétrica, se tornando assim uma peça fundamental no sistema solar fotovoltaico.

Um dos grandes trunfos da energia solar é que podemos considerar ela como uma “grande amiga” do meio-ambiente, já que produz energia limpa e confiável. Podemos também destacar o custo benefício que o consumidor tem ao optar pela instalação dos painéis em sua casa: você sabia que eles têm uma garantia padrão de 25 anos? Isso mesmo! As placas solares possuem mínima manutenção, o que favorece e chama muito a atenção do consumidor na hora de fazer um orçamento para seu projeto. Portanto, esse investimento pode durar anos (sem que você tenha gastos), não prejudica o meio ambiente e ajuda na valorização do seu imóvel.

Vamos nos aprofundar um pouco mais nesse assunto? Você quer saber quais os tipos de placas, os materiais usados, suas vantagens e desvantagens, como funciona o processo de geração de energia, preços e custo benefício? Então vamos lá!

Como funciona o painel solar:

Uma das primeiras coisas que se pensa quando o assunto é sistema solar fotovoltaico são nos painéis solares. Garanto que você já deve ter visto por aí estabelecimentos, residências e empresas ostentando grandes painéis em seus telhados ou até mesmo em determinada área de seu terreno. É importante que a instalação seja feita de modo em que as placas recebam a radiação do sol de forma direta, não havendo a interferência de sombras, tendo assim um melhor resultado na geração de energia.

Um bom recebimento de radiação solar é de extrema relevância para que as células fotovoltaicas presentes na placa trabalhem com mais eficiência na conversão de luz solar em energia elétrica. Ou seja, quanto mais luz direta a placa recebe, mais energia o sistema produz. Os módulos fotovoltaicos (placas solares) possuem em seu interior células – a qual podemos chamar de células fotovoltaicas – que geram eletricidade através do efeito fotovoltaico. E o que é esse efeito?

Efeito fotovoltaico ocorre quando os fótons (que são partículas de luz) interagem com os elétrons dos átomos do material utilizado e causam uma diferença de potencial (também conhecida como voltagem) no interior da célula fotovoltaica.

Figura 1 – Efeito fotovoltaico

Para os geradores fotovoltaicos faz a associação de várias células em série e/ou paralelo, tal como ilustra a figura 2 abaixo, para se obter correntes e tensões utilizáveis na prática. Os agrupamentos de células, comumente chamados de módulos, podem ser fabricados em diversas potências, capazes de gerar corrente em baixa tensão quando exposto à luz. Esses módulos constituem a unidade básica de geradores fotovoltaicos de maior potência.

Figura 2 – Conexão de células em série e paralelo.

Tipos de painéis solares – suas vantagens e desvantagens:

  • Painel solar fotovoltaico de silício monocristalino (Mono-Si):

Quando a energia solar ainda era novidade, todos os painéis eram feitos de selênio. Foi só a partir de 1954 que células fotovoltaicas de silício foram desenvolvidas, permitindo a criação do painel monocristalino (mono-Si). Apesar de ser uma tecnologia antiga, é o a que possui mais eficiência. Os painéis fotovoltaicos de silício monocristalino são feitos a partir de um único cristal ultrapuro que é fatiado em formas circulares criando lâminas de silício individuais, sendo então tratadas e transformadas em células fotovoltaicas. Cada célula fotovoltaica circular tem seus “4 lados” cortados fora para otimizar o espaço disponível no painel solar monocristalino e aproveitando melhor a área do painel. Esse tipo de painel é fácil de se reconhecer, pois ele possui uma cor uniforme, característica marcante da pureza do meterial que é produzido. As cores podem ser azul escuro ou cinza

Vantagens:

  • Sua vida útil é superior a 30 ansos e tem garantia de 25 anos;
  • Atualmente, os painéis solares monocristalinos possuem a eficiência mais alta do mercado, cerca de 15% e 22%;
  • Ocupam menos espaços e geram a mesma quantidade de energia;
  • Funcionam melhor que os demais painéis, mesmo em condição de pouca luz.

Desvantagens

  • Painéis solares monocristalinos são mais caros. O custo para adquirir esse tipo de painel é maior pelo fato da utilização de um material ultrapuro na sua composição;
  • Em seu processo de fabricação, na hora de receber o corte específico desse modelo, ocorre um grande desperdício de grande parte do silício original. Porém, mesmo assim, sua eficiência continua a mesma.
Figura 3 – Módulo monocristalino (cor mais preta)
  • Painel solar fotovoltaico de silício policristalino:

No ano de 1981 os painéis solares a base de silício policristalino foram introduzidos no mercado. Esse painel pode ser conhecido como polisilício (p-Si) ou silício multi-cristalino (mc-Si). Assim como o monocristalino, o policristalino também é feito de silíco, mudando apenas o método usado no momento da fundição dos cristais. No policristalino, os cristais de silício são fundidos em um bloco, mantendo assim preservada a formação de múltiplos cristais. Quando este bloco é cortado e fatiado, é possível observar esta formação múltipla de cristais. Depois de fundidos, eles são serrados em blocos quadrados e logo depois fatiados em células. O painel policristalino se assemelha bastante ao monocristalino, tanto no desempenho como na degradação, com exceção das células, que são ligeiramente menos eficientes.

Vantagens:

  • A vida útil é superior a 25 anos;
  • Painéis desse tipo tendem a ser um pouco mais baratos;
  • A quantidade de silício desperdiçada no processo de fabricação desse painel é menor em comparação com a do monocristalino.

Desvantagens:

  • Normalmente, é necessária uma área maior de painéis policristalinos para gerar a mesma quantidade de Watts/m² que um painel monocristalino;
  • Tem menor eficiência. A eficiência de painéis solares policristalinos é tipicamente entre 14% e 20%.
Figura 4 – módulo policristalino (cor mais azul)

Célula fotovoltaica orgânica (OPV)

Uma célula solar orgânica consiste em um tipo de célula solar de polímero que usa a eletrônica orgânica, um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas orgânicas, para absorção de luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz solar pelo efeito fotovoltaico. A célula solar de polímero orgânico foi idealizada há muitos anos como uma tecnologia fotovoltaica flexível, de baixo custo, feita utilizando processos de impressão, máquinas simples e materiais abundantes. Hoje são poucas as empresas que conseguiram levar a produção de células fotovoltaicas (OPV) para uma escala industrial. No Brasil existe a CSEM Brasil, em Belo Horizonte, que está desenvolvendo esta produção com tecnologia principalmente suíça. As eficiências das células orgânicas variam.

Half Cell

O método Half Cell resulta no aumento da potência de saída de um módulo, podendo significar o aumento de 5 a 8 W, comparado a painéis comuns, dependendo do que a instalação exige. Um módulo Half Cell, exige uma instalação menor do número de painéis, reduzindo o retorno sobre o investimento.  Isso gera benefícios para as pessoas que optam pela instalação de sistemas de energia solar. Um desses, se constata no bolso dos usuários finais, que certamente desejam uma recuperação mais rápida do investimento feito. Devido aos seus ganhos de desempenho, muitas empresas já migraram para projetos Half Cell, o que impacta positivamente a participação de mercado para o nicho de produtos fotovoltaicos. Outra vantagem dos módulos half cell é que as céluas da parte superir são independentes da inferior, ou seja, caso uma das partes receba sombreamento, a outra ainda irá gerar energia.

Como são montado os módulos fotovoltaicos?

O módulo fotovoltaico é composto por células fotovoltaicas que precisam ser resistente tanto, mecanicamente, quanto elétrica e termicamente, visto que estes recebem muita radiação durante o dia. Isso faz com que o equipamento esquente para receber e converter essa radiação solar em energia elétrica. Geralmente são feitos de vidro, um vidro especial, muito resistente a impactos e antiaderentes que evitam o acúmulo de sujeira. A parte de baixo é feita de um material chamado PVDF ( Fluoreto de Polivinila), um dos mais utilizados nos dias de hoje. Este possui um composto químico muito simular ao PVC (Policloreto de Vinila). Já sua moldura, é feita em alumínio, material leve e resistente a corrosão, sendo geralmente coberto por uma pintura eletrostática. Para encapsular as células fotovoltaicas é utilizado o EVA (acetato vinilo de etileno), sendo esse processo de extrema importância, já que as células são super finas e frágeis.

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