1. Princípio de funcionamento

A célula fotovoltaica permite a conversão directa de energia luminosa em energia eléctrica e o seu funcionamento é semelhante ao de um díodo foto-sensível; baseia-se nas propriedades dos materiais semi-condutores.

A célula é composta por duas camadas de material semicondutor dopadas de forma diferente:

•  na camada N, existe um excesso de electrões periféricos

•  na camada P, existe um défice de electrões.

Desta forma, existe uma diferença de potencial entre estas duas camadas. Os electrões periféricos (camada N) ao captarem a energia dos fotões, saltam a barreira de potencial, criando assim uma corrente contínua. Para a condução desta corrente, existem dois eléctrodos nas camadas de semicondutor (ver figura 1). O eléctrodo superior é em forma de grelha por forma a deixar passar os raios luminosos. Sobre este eléctrodo é deposta uma camada anti-reflexo de forma a aumentar a quantidade de luz absorvida.

Figura 1  : Esquema de uma célula elementar.

 

2. Tecnologia das células solares

O material que normalmente é usado nas fotopilhas ou células solares é o silício, semicondutor do tipo IV. Diz-se que o silício é tetravalente, o que significa que cada átomo de silício se pode ligar a quatro outros átomos de silício.

Também se utiliza o arsenieto de gálio, camadas finas de CdTe (telureto de cádmio), o CIS (cobre,índio, selénio) e aindo o CIGS (cobre,índio, gálio, selénio)

Existem diversos tipos de células solares:

•  As células monocristalinas

•  As células policristalinas

•  As células amorfas

•  As células CdTe, CIS, CIGS

A tabela seguinte apresenta os rendimentos típicos e teóricos obtidos com cada uma destas tecnologias.

Tabela 1  : Rendimentos das diferentes tecnologias.