_Hinrichs_Kleinback

310 Energia e Meio Ambiente
A despeito dos custos relativamente altos, o mercado de FV continua a crescer
Dezenas de milhares de sistemas FV já estão fornecendo energia para uma variedade dt
aplicações, incluindo iluminação, comunicações, bombeamento de água, carregamento de
baterias, refrigeração de vacinas e assim por diante. Em diversas áreas remotas, sistemas
FV autônomos são as únicas fontes de energia viáveis. Células solares apresentam a vantagem
de que não há poluição (ou, então, muito pouca) associada a seu uso. Como elas CONvertem
diretamente a luz em eletricidade, não são limitadas pelos fundamentos da
segunda lei da termodinâmica como os motores de calor. Elas podem ser montadas rapidamente;
o tempo de construção de uma usina de energia FV é de um ano a dois anos, em
comparação com os cinco anos a oito anos necessários para uma usina movida a combusti
veis fósseis. Seu principal material é o silício, o qual é abundante na Terra, o que indica
que, provavelmente, não há uma limitação de recursos.
O mercado para a utilização de FV em aplicações remotas, energia de instalações e
produtos para o consumidor final (calculadoras e relógios, por exemplo) está crescendo
aproximadamente 15% ao ano nos Estados Unidos. De 1986 a 1998, as exportações norteamericanas
de células e módulos solares para todos os usos cresceram 780%. Em 1998, os
Estados Unidos produziram células e módulos FV com um pico de saída de 51 MW, quase
um terço do total mundial. Em 1994, a fabricação de FV novamente foi aumentada, em
52%. Desde 1982, aproximadamente 140 MW pico de FV foram instalados nos Estados
Unidos para todos os usos. A medida que o custo dos módulos cair dos atuais US$ 3,50
por watt pico para US$ 2,50 por watt pico, 1
a FV irá tornar-se muito competitiva em relação
aos geradores movidos a diesel (cujo mercado estimado é de milhares de megawatts).
Quando os módulos FV diminuírem para um valor próximo a US$ 1,50 por watt pico ou o
custo total de um sistema chegar de US$ 2,50 a US$ 3,00 por watt pico, a eletricidade FV
vai poder ser produzida a um custo de US$ 0,12 por kWh, o que irá permitir que FV tenha
uma participação mais substancial no mercado norte-americano de serviços públicos de
abastecimento de energia. A desregulação desses serviços públicos conectada à opção do
consumidor por "energia verde" também será um fator responsável pelo aumento das
contribuições FV. A meta da indústria FV é produzir energia por US$ 0,06 a US$ 0,09 por
kWh, o que se espera que ocorra ainda no início do século XXI.
B. Princípios das Células Solares
O princípio por trás do uso direto da energia solar para a produção de eletricidade foi descoberto
em 1887 por Heinrich Hertz e explicado em 1905 por Albert Einstein. Foi observado
que, quando a luz atinge determinados metais, elétrons são emitidos. Este fenômeno,
conhecido como efeito fotoelétrico, pode ser estudado com um artefato como o mostrado
na Figura 11.2. Quando a luz brilha na placa negativa, elétrons são emitidos com uma
quantidade de energia cinética inversamente proporcional ao comprimento de onda da
luz incidente. Originalmente, este efeito não foi considerado surpreendente e se achou que
fosse consistente com o entendimento clássico da natureza. Contudo, para determinadas
cores da luz, nenhum elétron foi emitido. Na Física clássica, a única coisa que determinava
se a emissão de elétrons iria ocorrer ou não era a intensidade luminosa que chegava à superfície
e não a sua cor ou freqüência.
1 N.T.: Os sistemas FV são classificados em watts pico (W p
), que se referem à sua produção de energia
máxima quando operando a 25°C sob insolação de 1.00 W/m 2 .