Conceito da conversão fotovoltaica

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Conceito da conversão fotovoltaica
Quais são os tipos de tecnologias de células fotovoltaicas disponíveis no mercado? Citar e explicar as diferenças.
Existem diferentes tipos de tecnologia que podem ser usadas na produção de células fotovoltaicas. Ela é o dispositivo elétrico responsável por converter a energia da luz do sol diretamente em energia elétrica por meio do efeito fotovoltaico. Para isso, as células fotovoltaicas são produzidas a partir de materiais semicondutores, os quais podem ser de diferentes tipos.
Células solares de Silício cristalino (c-SI)
Esse tipo de silício é a forma mais usada na produção de células fotovoltaicas. A utilização do silício cristalino se divide em dois grupos, os mono e os policristalinos. O silício monocristalino (mono c-Si) tem esse nome, pois possui uma estrutura homogênea em toda sua extensão. As células de silício policristalino (poli c-Si), também chamadas de multicristalinas, possuem este nome pois apresentam fronteiras de grãos em sua formação. Isso acaba por diminuir a eficiência na conversão de energia devido ao aumento de resistência na passagem dos elétrons e lacunas.
Devido ao seu processo de fabricação mais simples, as células de silício policristalino possuem custos mais baixos e, até pouco tempo atrás, eram o tipo mais comercializado em painéis fotovoltaicos no mundo, e sua eficiência está entre 13% e 15%.
As células solares de silício cristalino absorvem os raios de luz em uma faixa estreita do espectro de radiação, pois a energia dos fótons com frequências mais altas ou mais baixas da utilizada no efeito fotovoltaico não consegue ser aproveitada e é convertida em calor, o qual diminui a eficiência da célula. Outro fator que diminui a eficiência da célula de silício são os seus contatos frontais, necessários para a passagem da corrente de elétrons entre as camadas negativa e positiva, mas que causam sombreamento e reflexão. Essas células também têm seu aproveitamento reduzido devido às perdas pela recombinação natural de elétrons do semicondutor, pelo gradiente elétrico formado na área de junção das camadas (P e N) e pela resistência da ligação em série dentro dos módulos.
Células fotovoltaicas de Filmes Finos
As células de filmes finos são produzidas por meio de um processo de depósito de camadas extremamente finas de material semicondutor sobre uma superfície. Os materiais semicondutores mais utilizados na fabricação dos filmes são silício amorfo (a-Si), telureto de cadmio (CdTe) ou disseleneto de cobre-índio-gálio (CIGS).
Por serem depositados sobre diversos tipos de substratos de baixo custo (plásticos, vidros e metais), os filmes finos apresentam maior flexibilidade em sua aplicação. Os filmes finos têm a vantagem teórica de produzir mais energia em condições de baixa irradiância e, em condições onde a parcela difusa da irradiância é maior. Outra vantagem é a menor interferência da temperatura em seu funcionamento.
Célula solar de silício amorfo (a-Si)
O silício amorfo (sem forma) possui uma rede irregular em vez de uma estrutura cristalina. Sua fabricação é feita a partir do silano gasoso (SiH4), que, ao ser aquecido em reatores de plasma, forma o silício hidrogenado (a-Si:H). A eficiência das células de silício amorfo é baixa e, devido à hidrogenação do material, apresenta uma queda durante o primeiro ano de uso em razão da degradação induzida pela luz, conhecida como efeito Staebler-Wronski. Uma tática utilizada para aumentar a eficiência das células de silício amorfo é o empilhamento de camadas Tipo-P e N dopadas com diferentes materiais, como o germânio (a-SiGe), que permite à célula captar uma maior parte da radiação solar, embora aumente o custo de produção da tecnologia, as chamadas células de multijunção.
Outras células solares
Entre as várias tecnologias em desenvolvimento, as de maior destaque são as células PERC, células híbridas de heterojunção, células de perovskita, células orgânicas e células sensibilizadas por corantes.