Células Solares

Prévia do material em texto

CÉLULAS SOLARES
MEMBROS
Thais Helena Oliveira Ferreira 104123
Thamires Carvalho Torres 102233
Thonny Su Chen 92345
Willian H. I. Shimizu 103251
Gabriel Villas Boas Saes 104104
INTRODUÇÃO
1
INTRODUÇÃO
NECESSIDADE DE NOVOS RECURSOS
⊡ Escassez de produtos energéticos;
⊡ Procura de novos recursos: 
Energia Solar;
⊡ Células Solares;
O QUE SÃO CÉLULAS SOLARES?
⊡ Células solares são dispositivos 
eletrônicos que se aproveitam da 
capacidade dos semicondutores de 
que são feitas, para transformar os 
fótons em produtores de cargas.
INTRODUÇÃO
DESCOBERTA DAS CÉLULAS SOLARES
⊡ Em Março de 1953, por Calvin Fuller;
⊡ Realizou um processo de difusão que 
introduziu impurezas em cristais de 
silício, para controlar as suas 
propriedades elétricas (DOPAGEM);
⊡ Gerald Pearson juntou o silício “tipo 
n” com o silício “tipo-p” e nessa 
região surge um campo elétrico 
permanente.
Calvin Fuller prepara uma amostra de 
silício dopado para a colocar num forno 
de difusão de modo a criar uma junção 
p-n.
INTRODUÇÃO
CUSTO
⊡ Alto custo comparado à 
hidro-geração e termo-geração 
de energia;
⊡ Não tem grande utilização 
atualmente;
⊡ Pesquisas para desenvolver 
novas células solares com custo 
menor;
CRESCIMENTO
⊡ EPIA prevê crescimento de 
30% ao ano
⊡ 2020: 1% da energia elétrica 
mundial;
⊡ 2040: 26% da energia elétrica 
mundial.
2
VANTAGENS E DESVANTAGENS
VANTAGENS 
E 
DESVANTAGENSVANTAGENS
⊡ Fonte renovável de energia.
⊡ Silício é o segundo elemento 
mais abundante da terra.
⊡ Células semitransparentes: 
Maiores aplicações, como em 
vidros.
⊡ Em países tropicais, a utilização 
da energia solar é viável em 
praticamente todo o território.
⊡ Utilização em locais longe dos 
centros de produção energética 
ajuda a sanar problemas má 
distribuição de energia.
⊡ 100% silenciosas.
DESVANTAGENS
⊡ Não produz energia a noite.
⊡ Quantidade de energia produzida 
varia com as condições climáticas.
⊡ Formas de armazenamento da 
energia solar são pouco eficientes.
CARACTERÍSTICAS
E
PROPRIEDADES
3
⊡ Fabricadas com material 
semicondutor.
⊡ As células mais importantes 
são fabricadas com silício.
⊡ O cristal de silício puro é um 
mau condutor elétrico. Com a 
dopagem do silício ele se torna 
um bom condutor.
CARACTERÍSTICAS 
E
PROPRIEDADES
⊡ A intensidade da corrente 
elétrica gerada variará na 
mesma proporção conforme a 
intensidade da luz incidente. 
⊡ Uma célula fotovoltaica não 
armazena energia elétrica.
4
TIPOS DE CÉLULAS SOLARES
TIPOS DE 
CÉLULAS 
SOLARES
⊡ Monocristalinos;
⊡ Policristalinos;
⊡ Filme fino;
⊡ Híbridos.
MONOCRISTALINOS
⊡ Este tipo de células fotovoltaica representa a primeira geração. O seu 
rendimento elétrico é relativamente elevado (aproximadamente 
16%, podendo subir até cerca de 23% em laboratório);
⊡ As técnicas utilizadas na sua produção são complexas e caras.
⊡ É necessária uma grande quantidade de energia seu na sua 
fabricação, devido à exigência de utilizar materiais em estado muito 
puro e com uma estrutura de cristal perfeita.
POLICRISTALINOS
⊡ As células poli-cristalinas têm um custo de produção inferior pois 
necessitam de menos energia na sua fabricação.
⊡ Apresentam um rendimento elétrico inferior (entre 11% e 13%, 
obtendo-se até 18% em laboratório). 
⊡ Esta redução de rendimento é causada pela imperfeição do cristal, 
devido ao sistema de fabricação .
FILME FINO
⊡ As células de filme fino consistem em depositar uma série de 
camadas finas de material fotovoltaico sobre um substrato.
Os principais tipos de células de filme fino são:
⊡ Silício Amorfo (a-Si)
⊡ Telureto de Cádmio (CdTe)
⊡ Seleneto de Cobre, Índio e Gálio (CIGS)
⊡ Células Orgânicas (OPV)
FILME FINO
SILÍCIO AMORFO
⊡ Eficiência 6-9%
⊡ Silício Amorfo Puro
⊡ Silício Amorfo Hidrogenado
⊡ Junção PIN
⊡ Staebler Wronski
⊡ Micro/Nano Silício Amorfo Hidrogenado
⊡ Produção
FILME FINO
TELURETO DE CÁDMIO
⊡ Eficiência 9-11%;
⊡ Tecnologia antiga;
⊡ Junção PN;
Desvantagens:
⊡ Toxicidade dos materiais
⊡ Baixa disponibilidade dos materiais
FILME FINO
SELENETO DE COBRE, ÍNDIO E GÁLIO
⊡ Eficiência 10-12%;
⊡ Junção PIN;
Desvantagens:
⊡ Toxicidade dos materiais;
⊡ Baixa disponibilidade dos materiais;
FILME FINO
CÉLULAS ORGÂNICAS
⊡ Eficiência variada porém geralmente baixa
⊡ Hiperconjugação
⊡ Junção PIN
Vantagens:
⊡ Maleabilidade
⊡ Aderente
⊡ Transparente
⊡ Baixo custo
⊡ Reciclável
FILME FINO
VANTAGENS
⊡ Facilidade na produção em 
larga escala. Tornando os mais 
barato que os cristalinos;
⊡ Flexibilidade;
⊡ Menor impacto de altas 
temperaturas e obstruções da 
luz solar;
DESVANTAGENS
⊡ Eficiência;
⊡ Necessidade de grande área para 
produção de energia;
⊡ Menor tempo de degradação 
(Principalmente em células 
orgânicas);
CÉLULAS HÍBRIDAS
⊡ Eficiência 20-23%;
⊡ Mistura de Silício Cristalino com Silício Amorfo;
⊡ Junção PIN;
⊡ Não sofre com a degradação Staebler Wronski;
⊡ Melhor rendimento em temperaturas elevadas.
CONCLUSÃO
⊡ Não gera resíduos
⊡ Fonte promissora de energia, pois usa uma fonte renovável.
⊡ Apresenta forte ligação com a engenharia de materiais.
⊡ As células de silício monocristalino apresentam uma maior 
eficiência porém maior custo.
⊡ As de silício policristalino apresentam menor custo porém menor 
eficiência.
OBRIGADO!
Dúvidas?