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2022
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Por que devemos desenvolver vigorosamente a geração de energia solar fotovoltaica?
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O que é a energia solar? Acredito que muitas pessoas possuem uma compreensão geral sobre a energia solar e conseguem explicar as tecnologias relacionadas à sua aplicação. Vamos falar sobre a geração de energia fotovoltaica dentro da tecnologia de aplicação da energia solar. Há dois aspectos principais: o princípio e as vantagens.
O efeito fotoelétrico pode ocorrer em materiais líquidos e sólidos, mas apenas os sólidos — especialmente os dispositivos de junção PN semicondutores — apresentam maior eficiência na conversão fotoelétrica sob a luz solar. Utilizando o princípio do efeito fotovoltaico para fabricar células solares de silício cristalino, a energia luminosa do Sol pode ser diretamente convertida em eletricidade. O dispositivo responsável pela conversão da energia solar em eletricidade é a célula solar, também conhecida como célula fotovoltaica, que constitui a base e o equipamento central do sistema de geração de energia fotovoltaica. O processo de conversão da energia solar em eletricidade compreende, principalmente, três etapas:
(1) Após a célula solar absorver uma determinada quantidade de energia dos fótons, são gerados pares elétron‑lacuna no semicondutor, denominados “portadores fotogerados”. As cargas desses dois tipos são opostas: os elétrons possuem carga negativa e as lacunas, carga positiva.
(2) Os portadores fotogerados de polaridade oposta são separados pelo campo eletrostático gerado pela junção PN do semicondutor.
(3) Os elétrons e lacunas que geram luz, ao transportarem corrente, são coletados pelos eletrodos positivo e negativo da célula solar, respectivamente, e produzem corrente em um circuito externo, permitindo a obtenção de energia elétrica.
Quando a luz incide sobre a superfície da célula solar, parte dos fótons é absorvida pelo material de silício, e a energia desses fótons é transferida aos átomos de silício, fazendo com que os elétrons realizem transições e se tornem elétrons livres, que se acumulam formando uma junção PN com uma diferença de potencial em ambos os lados. Quando o circuito externo é ligado, sob a ação dessa tensão, a corrente flui pelo circuito externo, gerando uma determinada potência de saída. A essência desse processo é a conversão da energia dos fótons em energia elétrica.
Em um sistema de geração de energia solar, a eficiência total η do sistema é determinada pela eficiência de conversão fotoelétrica do módulo de células solares, pela eficiência do controlador, pela eficiência da célula, pela eficiência do inversor e pela eficiência da carga. Atualmente, a eficiência de conversão fotoelétrica das células solares é de apenas cerca de 17%. Portanto, melhorar a eficiência de conversão fotoelétrica do módulo de células solares e reduzir o custo unitário de energia do sistema de geração fotovoltaica solar constituem o foco e a principal dificuldade da industrialização da geração fotovoltaica solar. O silício cristalino tem sido o material predominante desde o surgimento das células solares. As pesquisas atuais sobre a eficiência de conversão das células solares de silício concentram‑se em aumentar a superfície de absorção de energia (por exemplo, utilizando células bifaciais para reduzir a reflexão), em empregar técnicas de gettering e passivação para aprimorar a eficiência de conversão das células solares de silício e em células de espessura reduzida.
Sistema de energia,Geração fotovoltaica
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