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Energia Solar Fotovoltaica

Qual é a base física de operação FV?

As células solares são fabricadas de materiais chamados semicondutores, que possuem elétrons fracamente ligados ocupando uma faixa de energia chamada banda de valência. Quando uma energia superior a um determinado limite, chamado de band gap energy, é aplicada a um elétron de valência, as ligações são quebradas e o elétron torna- se "livre" para se mover em uma nova banda energia chamada de banda de condução, onde ele pode "conduzir" a energia através do material. Assim, os electrons livres na banda de condução são separados da banda de valência pelo gap de banda (medida em unidades de elétron-volt de ou eV). Esta energia necessária para libertar os elétrons pode ser fornecida por fótons, que são as partículas de luz.

Quando a célula solar é exposta ao sol, fótons atingem elétrons de valência, quebrando as ligações e empurrando-os para a banda de condução. Lá, um contato seletivo feito especialmente que recolhe elétrons da banda de condução e impulsiona tais elétrons para o circuito externo. Os elétrons perdem sua energia, fazendo trabalho no circuito externo, como o bombeamento de água, girando um ventilador, ligando um motor de máquina, uma lâmpada ou um computador. Eles resaurados à célula solar pelo laço de retorno do circuito através de um segundo contato seletivo, e retornam para a banda de valência com a mesma energia com que começaram. O movimento destes elétrons do circuito externo e do contato é chamado de corrente elétrica. O potencial no qual os elétrons são enviados para o mundo exterior é ligeiramente menor do que o limiar de energia que excita os elétrons, isto é, o gap da banda. Assim, em um material com um gap 1 eV, elétrons excitados por fótons de 2 eV ou fótons de 3 eV terão ambos ainda um potencial de pouco menos de 1 V (isto é, os elétrons são entregues com uma energia de 1 eV). A energia elétrica produzida é o produto da corrente vezes a voltagem, ou seja, a potência é o número de elétrons livres vezes o seu potencial.

 

 

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