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Energia Solar Elétrica ou Foto<strong>vol</strong>taica Bruno A. F. Pichulat* Douglas I. O. Lima** Resumo A conversão direta da energia solar em energia elétrica en<strong>vol</strong>ve a transferência dos fótons da radiação inci<strong>de</strong>nte para os elétrons da estrutura atômica <strong>de</strong>sse material. Para obter uma corrente elétrica é criada uma estrutura <strong>de</strong> separação dos portadores <strong>de</strong> carga fotogerados, por ação do campo elétrico interno, antes <strong>de</strong> se recombinarem. Segue-se logo a extração das cargas em corrente contínua para utilização. A esse efeito dá-se o nome <strong>de</strong> efeito foto<strong>vol</strong>taico, que será abordado mais especificamente ao longo <strong>de</strong>ste trabalho. Palavras-chave: Fótons. Elétrons. Foto<strong>vol</strong>taico. Introdução É sabido que, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> a <strong>de</strong>scoberta do fogo, o homem tem contribuído, inconscientemente, para a <strong>de</strong>gradação do meio ambiente, principalmente para a <strong>de</strong>gradação da qualida<strong>de</strong> do ar. Des<strong>de</strong> então, esse ato vem crescendo proporcionalmente ao <strong>de</strong>sen<strong>vol</strong>vimento das tecnologias e inovações. No último século, assistiu-se ao apogeu da intervenção do homem sobre o planeta, com o surgimento dos motores a combustão, com a queima dos combustíveis fósseis, com o surgimento das indústrias si<strong>de</strong>rúrgicas e <strong>de</strong> produtos químicos (BRAGA, 2003, p. 117). As fontes <strong>de</strong> energias não renováveis são atualmente as mais utilizadas. Os combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás natural) são fortemente poluidores, libertando dióxido <strong>de</strong> carbono quando queimados; causando chuvas ácidas; poluindo solos e água. O petróleo, o carvão e o gás natural provêm da acumulação <strong>de</strong> matéria orgânica animal e vegetal. O processo <strong>de</strong> formação dos combustíveis fósseis <strong>de</strong>mora milhões <strong>de</strong> anos. Isto significa que, uma vez utilizada a energia <strong>de</strong>sses combustíveis, só milhões <strong>de</strong> anos mais tar<strong>de</strong> teremos a mesma quantida<strong>de</strong> igual para utilizar. Percebe-se que as fontes <strong>de</strong> energia não renováveis chegarão ao fim, diferentemente daquelas que po<strong>de</strong>m ser reutilizadas, como a foto<strong>vol</strong>taica, hidrelétrica, eólica, biomassa, entre outras. Portanto, esse tipos <strong>de</strong> fontes <strong>de</strong> energia foram <strong>de</strong>sen<strong>vol</strong>vidos para suprir a alta <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> energia que o homem necessita na atualida<strong>de</strong> e como reação à intensa poluição causada. Princípio <strong>de</strong> funcionamento De acordo com os estudos iniciados por Planck e Einstein no início do século XX, a radiação seria um pacote <strong>de</strong> energia transferida a algum corpo, e a este pacote dar-se-ia o nome <strong>de</strong> “quantum”, a qual mais tar<strong>de</strong> ficaria conhecida como fóton. Mostrou-se, assim, que os fótons explicavam o efeito fotoelétrico. Quando ondas eletromagnéticas atingem a superfície <strong>de</strong> um corpo, notamos que elétrons são arrancados <strong>de</strong>sse corpo. Esse é um efeito facilmente observado em metais. Sob o efeito <strong>de</strong> radiação luminosa, os materiais semicondutores recebem a transferência direta da energia dos fótons inci<strong>de</strong>ntes, excitando, assim, os elétrons mais próximos da superfície e proporcionando-os energia cinética suficiente para o <strong>de</strong>slocamento na camada e imediatamente o surgimento <strong>de</strong> corrente elétrica. Fabricação A fabricação <strong>de</strong> transdutores <strong>de</strong> energia solar, também chamadas <strong>de</strong> células foto<strong>vol</strong>taicas <strong>de</strong>vido ao efeito ocorrido nesses componentes, acontece <strong>de</strong> maneira parecida com a produção <strong>de</strong> chips <strong>de</strong> computadores baseados em materiais semicondutores. A matéria-prima para tal processo é o silício, o qual é purificado (extração <strong>de</strong> impurezas inerentes a esse material) e fundido em um cristal cilíndrico. Posteriormente, esse cilindro é cortado por uma serra <strong>de</strong> <strong>de</strong>ntes <strong>de</strong> diamante em fatias muito finas, e as lâminas passam por etapas <strong>de</strong> limpeza e recozimento em fornos <strong>de</strong> alta temperatura, quando se difun<strong>de</strong> fósforo sobre elas. A junção semicondutora é constituída por dois semicondutores: um do tipo N (possui um maior número <strong>de</strong> elétrons livres) e outra do tipo P (possui uma falta <strong>de</strong> elétrons, chamada <strong>de</strong> coluna). A reunião da camada <strong>de</strong> fósforo com silício é responsável pelo funcionamento da célula * Técnico em Eletromecânica pelo IF Fluminense, campus Macaé. ** Técnico em Eletromecânica pelo IF Fluminense, campus Macaé. 65
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