O Módulo Fotovoltaico
O Módulo FotovoltaicoA célula solar é o dispositivo mais importante do sistema fotovoltaico, visto que é responsável pela conversão da energia solar em energia elétrica.
Uma célula solar é, basicamente, um sanduíche contendo uma grade metálica, uma lâmina que coleta os raios solares, uma lâmina absorvedora dos fótons e um contato metálico posterior.
Fundamentalmente, este sanduíche é fabricado de modo a conter em seu interior um campo elétrico que permita separar os portadores de carga elétrica gerados pela luz.
Nas células solares de silício cristalino, o campo elétrico interno é fabricado por processos de contaminação controlada e seletiva do material semicondutor.
As impurezas mais comumente utilizadas são o fósforo (na camada coletora, semicondutor do tipo-n) e o boro (na camada absorvedora, semicondutor do tipo-p) , que permitem construir internamente a barreira de potencial desejada.
A corrente elétrica produzida é coletada pelos contatos metálicos nas superfícies.
As células solares normalmente são quadradas ou redondas dependendo do processo de fabricação utilizado.
Esta corrente depende da intensidade da radiação solar e da área iluminada.
A tensão gerada é apenas uma fração de Volt.
A célula solar mais comumente utilizada, de silício cristalino, possui uma tensão de trabalho de aproximadamente 0,5 V.
Para uma utilização pratica é necessário conectar várias células em série.
Este conjunto de células conectadas é chamado módulo fotovoltaico.
Normalmente, são utilizadas de 30 a 36 células de silício cristalino em cada módulo, dependendo do local onde os sistemas serão instalados (clima frio ou quente).
Assim, quando um módulo de 12 V é exposto ao sol, ele gera energia elétrica em corrente contínua, com tensão máxima variando entre 17 e 21 V. Para carregar uma bateria de 12 V, devido às perdas em cabos e diodos, os módulos devem gerar em torno de até 16 V.
Para proteger as células solares, os módulos são encapsulados com materiais plásticos (E.V.A. ou P.V.B.).
O lado onde a radiação incide é coberto com vidro temperado e a parte posterior com plástico Tedlar.
Finalmente, o módulo é emoldurado com uma estrutura de alumínio anodizado, que lhe dá rigidez e tudo isto o protege contra as intempéries.
Normalmente os fabricantes dão uma garantia de 10 a 25 anos (uma garantia típica é de 25 anos para o nível de produção de energia e 10 anos contra defeitos de fabricação), porém espera-se que a vida útil dos módulos fabricados de silício cristalino seja superior a isso.
Estão em desenvolvimento módulos fotovoltaicos cujas células solares não são fabricadas de silício (monocristalino, policristalino ou silício amorfo hidrogenado), tais como: disseleneto de cobre e índio (CIS), telureto de cádmio (CdTE), dentre outros.
Um número variado de módulos, por sua vez, pode ser conectado eletricamente até se alcançar a potência desejada, dependendo da quantidade de energia elétrica a ser consumida e da insolação do local, formando um painel fotovoltaico.
Os módulos podem ser ligados em série ou em paralelo dependendo da corrente e tensão desejadas.
A ligação em série dos módulos fotovoltaicos é feita do terminal positivo de um módulo a um terminal negativo de outro módulo, enquanto as conexões em paralelo compreendem ligações de terminais de mesma polaridade.
Por exemplo sistemas fotovoltaicos para iluminação, TV/vídeo, refrigeração, de médio porte são conectados para operar em tensões de 12 V ou 24 V.
Sistemas de bombeamento d’água trabalham normalmente em tensões superiores.
