_Hinrichs_Kleinback

314 Energia e Meio Ambiente
tros tipos de células FV, de produção mais barata, são as de silício policristalino e as de silício
amorfo. Células policristalinas são feitas de vários grãos de cristais únicos de silício
que são aleatoriamente embalados. Estas células são produzidas de maneira mais simples
e barata, podendo obter eficiências de mais de 10%.
O silício amorfo apresenta propriedades muito diferentes das apresentadas pelo silício
cristalino, por causa de sua estrutura cristalina estar desordenada. Células amorfas são utilizadas
em calculadoras, relógios e outras aplicações similares. Sob a luz fluorescente, elas
são mais eficientes que as células cristalinas. Suas eficiências ficam em torno de 5% a 10%.
Um dos maiores problemas com as células de silício amorfo se relaciona com as ligações
"oscilantes", que podem capturar elétrons livres antes que estes entrem em um circuito externo.
A adição de hidrogênio ao silício remove algumas das ligações oscilantes. Este amálgama
pode ser dopado com impurezas, para formar uma junção p-n (ainda que diferente
das junções cristalinas). Outro problema é que os elétrons não se movem tão rapidamente
através do silício amorfo como fazem no cristalino. Em compensação, o silício amorfo pode
absorver 40 vezes mais luz que o cristalino. Uma célula muito fina (com aproximadamente
1 um de espessura) pode ser fabricada e obter um bom desempenho. Economiza-se tanto
material quanto dinheiro. Um problema com estas células é que a eficiência delas decresce
ao longo do tempo em função da exposição à luz.
Outros materiais além do silício vêm sendo utilizados, como o arsenieto de gálio, o telureto
de cádmio, o sulfeto de cádmio e (muito recentemente) o biseleneto de cobre, índio e
gálio. Muitos destes compostos são fabricados sob a forma de filmes finos. Eles são promissores
para o aumento da eficiência das células solares, porque fornecem intervalos de
energia apropriados para a conversão de energia solar e apresentam altos coeficientes de
absorção ótica.
O silício amorfo é responsável por aproximadamente 40% das vendas mundiais de
FV, com produtos tão diversos como calculadoras, go-carts e células FV.
D. Economia e Sistemas Fotovoltaicos
Células solares individuais são eletricamente conectadas a placas planas para atender a
demandas de energia elétrica. Um arranjo deste tipo, fornece, sob insolação plena, 47 W a
12 V. Estes arranjos são conectados para formar um sistema FV. No sistema mostrado na
ilustração, a saída total será de 6 X 47 = 282 W p
. Estes artefatos custam algo em torno de
US$ 350 cada um, ou seja, US$ 7,50 watt pico. Os preços continuam a cair neste mercado.
Em uma escala menor, células solares individuais podem ser conectadas em série ou
em paralelo (Figura 11.5). Cada célula é capaz de fornecer apenas uma quantidade específica
de energia. Células adicionais podem ser somadas para aumentar a produção de energia.
Quando três células solares de silício são conectadas em série, a voltagem adiciona à
produção 3 X 0,5 V = 1,5 V. A corrente permanece a mesma que a resultante de uma única
célula. Se três células forem conectadas em paralelo, a voltagem da combinação permanece
em 0,5 V, enquanto a corrente passa a ser a somatória das correntes produzidas nas
três células. Um arranjo FV geralmente consiste em combinações de grupos de células conectados
em série e em paralelo.
Uma instalação típica para uma edificação residencial ou comercial é mostrada na
Figura 11.6. A saída das células solares é de corrente contínua (CC). Existem diversas demandas
para corrente contínua em uma casa como, por exemplo, a utilização de lâmpadas
incandescentes. Para armazenar energia, baterias podem ser utilizadas e é necessário um
estabilizador para evitar sobrecargas. Para utilizações que demandem corrente alternada
(CA), como TVs ou motores, um inversor deve ser utilizado para converter CC em CA.
Qualquer produção extra pode ser passada para a rede elétrica comercial (a um preço determinado
pela concessionária do serviço).