Energia solar fotovoltaica: como funciona?

Energia solar fotovoltaica: como funciona?

A energia solar fotovoltaica vem ganhando mercado a passos largos desde a autorização dada pela Resolução Normativa ANEEL n. 482/2012. Na resolução, a Agência Nacional de Energia Elétrica autoriza o consumidor brasileiro a gerar sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis e também a fornecer o excedente para a rede pública. Com a isenção de impostos de importação de células fotovoltaicas, o mercado tem se expandido mesmo em meio à crise.

Mas, afinal de contas, como funciona a energia solar fotovoltaica e por que ela tem se popularizado tanto? Contaremos tudo neste artigo. Confira!

O que é a energia solar fotovoltaica?

Antes de tudo, é importante saber que existem dois tipos de energia solar: térmica e fotovoltaica. A energia térmica é usada no Brasil principalmente para aquecimento de água. Em alguns casos, também é possível utilizar essa energia térmica para gerar eletricidade. Por outro lado, a energia solar fotovoltaica está relacionada àquelas placas que você vê em cima do telhado de algumas construções. Neste caso, as células fotovoltaicas produzem eletricidade diretamente da luz do sol.

Como a energia solar fotovoltaica funciona?

Você se lembra dos átomos de suas aulas de Física? Lembra que havia camadas eletrônicas nas quais os elétrons circulavam? Para um átomo ir de um nível a outro, ele precisa absorver ou liberar energia, de acordo com o estado atual e o futuro em que ele vai estar (os tais dos saltos quânticos). A energia, nesse caso, é liberada na forma de pacotes luminosos, os fótons.

Assim, em uma célula fotovoltaica, quando a luz do sol bate nos átomos de silício (material semicondutor que compõe a célula), ela estimula a liberação de fótons (por isso o nome foto+voltaico). Por sua vez, os fótons são capturados pelos elétrons, que transmitem energia o suficiente para remover o elétron do silício. 

Para que essa energia possa ser transformada em eletricidade, é necessário que o elétron não possa retornar para a camada anterior. Portanto, próximo à superfície superior da célula fotovoltaica, existe uma membrana que funciona como uma “via de mão única”. Ela é chamada de junção P-N e é composta de pequenas quantidades de fósforo a uma profundidade de aproximadamente um micrômetro na lâmina de silício.

Dessa maneira, quando o elétron liberado pela luz do sol passa pela junção, ele não consegue retornar com facilidade, o que gera uma voltagem negativa na superfície da placa solar que está de frente para o sol. Por conseguinte, a face inferior estará com carga positiva, gerando a diferença de potencial que permite a circulação da corrente elétrica.

Portanto, para que a eletricidade possa ser extraída, as superfícies frontais e traseiras são conectadas entre si via um circuito externo. A seu turno, o circuito extrai corrente, tensão e energia da célula de energia solar fotovoltaica.

Em geral, as células são embaladas atrás de uma placa de vidro, formando os módulos fotovoltaicos. A maioria desses módulos de energia solar fotovoltaica tem vida útil de 20 a 40 anos, dependendo do fabricante.

Por que a energia solar fotovoltaica está crescendo em popularidade?

A principal razão para a popularização e ganho de mercado da energia solar fotovoltaica é o retorno de investimento. Como se sabe, em algumas regiões do Brasil, a energia elétrica é bastante cara. No entanto, hoje em dia, sem um fornecimento robusto de energia, as empresas perdem em competitividade. Isso se deve, em boa parte, à transformação digital e à crescente adoção de novas tecnologias. Sem energia não há sequer celular, não é mesmo?

Além disso, o investimento em energia solar fotovoltaica tem se mostrado muito vantajoso, especialmente para empresas em que a energia é um grande centro de custo. Nesse caso, não é incomum que o retorno do investimento ocorra integralmente antes do estimado.

Resumindo, a energia solar fotovoltaica funciona baseada no efeito fotoelétrico, que é a remoção de um elétron da camada de silício presente nas células. Por ter excelente durabilidade e retorno de investimento, é uma tendência que continuará por bastante tempo.

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