Tipos de Paineis Fotovoltaicos
Painéis fotovoltaicos (ou melhores ‘módulos’) podem ser produzidos a partir de muitos elementos. Com métodos de produção novos e aprimorados e o uso de novos elementos, incluindo materiais orgânicos, existe hoje uma grande variedade de produtos.
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Painéis solares de célula de silício
Células feitas de blocos de silício ou ‘lingotes’ são as mais comuns. A experiência comprovou uma vida útil de mais de 30 anos sem qualquer manutenção. Não é de surpreender que a maioria das empresas se atreva a garantir um retorno de 80% em 25 anos.
Paineis monocristalinos versus painéis policristalinos
É feita uma distinção entre módulos solares feitos de células monocristalinas (esquerda) e policristalinas (direita).
Na prática, a diferença entre os dois é mínima . Os painéis solares de células monocristalinas têm uma maior eficiência sob condições padrão (STC), o que só pode ser importante quando o espaço disponível é limitado. Com painéis policristalinos, mais baratos para uma produção menos exigente, muitas vezes você pode obter mais energia pelo mesmo preço.
Existem mais duas características que favorecem os painéis policristalinos:
- Em temperaturas elevadas, a perda de eficiência em módulos policristalinos é geralmente menor do que em painéis de células monocristalinos. Isso faz com que os painéis policristalinos produzam mais energia em condições de alta temperatura.
- A perda devido à degradação induzida pela luz (LID) é menor em painéis policristalinos. Com o passar dos anos, eles perdem um pouco menos eficiência (não é válido para os novos módulos monocristalinos do tipo ‘p’, por exemplo, o Sunpower Maxeon).
Para a seleção, existem outras considerações importantes sobre o desempenho dos painéis solares cristalinos.
Dois argumentos contra os painéis solares têm sido tradicionalmente discutidos:
Escassez de silício
Embora o silício seja muito abundante (por exemplo na areia), a quantidade com pureza suficiente (99,9999%) é limitada e, conseqüentemente, cara. A escassez de silício de alta pureza anunciada em 2005 foi evitada com novas descobertas e melhores processos de fabricação. Várias empresas que investiram pesadamente em tecnologias alternativas hoje estão com sérios problemas para competir com painéis de silício tradicionais e cada vez mais acessíveis.
Tempo de retorno de energia
O argumento de que a energia necessária para produzir painéis solares é maior do que a que eles geram durante sua vida. Embora válidos há várias décadas, os painéis de silício fabricados hoje com processos modernos e células mais finas levam menos de dois anos para produzir a energia que foi usada para sua própria fabricação (ver por exemplo os dados em Perfil ambiental de massa fotovoltaica de Mariska de Wild-Scholten produção: globalização ‘(pdf, inglês). A norueguesa Elkem consegue recuperar a energia utilizada para fabricar seus lingotes em 1,3 meses. Em países com alta radiação, como o Peru, esse tempo de retorno é ainda menor.
Outros painéis solares
Placas solares de capa fina
Para reduzir custos de produção e sair da possível escassez de silício, eles começaram a pesquisar e investir em placas de outros materiais. Além das células solares de filme fino com silício (amorfo) , uma redução significativa de custos foi alcançada com o uso de outros elementos.
Os mais importantes são os módulos de película fina de cobre-índio-selênio ( CIS ) ou cobre-índio-gálio-selênio ( CIGS ) e módulos de película fina à base de cádmio-telúrio ( CdTe ).
Processos modernos, como tecnologias de impressão, resultam em camadas ultrafinas usando menos matéria-prima.
Investimentos maciços nessas novas tecnologias (em grande parte garantidos por programas governamentais) permitiram a instalação de grandes parques solares, fazendo com que a empresa First Solar (EUA) com suas placas do tipo CdTe se tornasse em 2009 temporariamente a maior produtora. mundo.
Células flexíveis
Novas formas de produção também permitem produzir células flexíveis que abrem possibilidades que a rigidez dos painéis tradicionais não permitia. Essas células estão cada vez mais sendo incorporadas em roupas, mochilas, guarda-chuvas, etc. Além de aplicações especiais, são usados para carregar dispositivos de baixo consumo. Dessa forma, você pode evitar um celular descarregado, ligar outros aparelhos portáteis ou ter luz na praia assim que o sol se põe.
Paineis com capas transparentes
Um desenvolvimento prático é a produção recém-iniciada de janelas com camadas finas semitransparentes. É uma alternativa arquitetônica válida para incluí-los em edifícios. Com eles você pode substituir vidros fumados e usar a energia gerada para suportar o ar condicionado de edifícios.
Células orgânicas
As células orgânicas já podem ser tecidas em roupas, por exemplo, para carregar dispositivos de telecomunicações. De especial interesse é a célula de Grätzel de material simples semelhante à fotossíntese com características muito promissoras. Com esta invenção, o Prof. Grätzel ganhou o Prêmio de Tecnologia do Milênio em 2010. Atualmente, eles estão preparando uma primeira produção industrial. Devido ao uso de materiais simples, uma redução significativa nos preços é esperada no futuro. Ao contrário das células cristalinas, elas têm a vantagem de que a eficiência aumenta com a temperatura.
Células de concentração
Focar a luz com sistemas ópticos é outro desenvolvimento para aumentar a eficiência relativamente baixa das células fotovoltaicas e reduzir custos. Embora tenha sido possível melhorar a eficiência por um fator importante nos sistemas instalados, a necessidade de orientá-los exatamente para o sol e o controle da alta temperatura gerada impõem sistemas sofisticados com manutenção elevada e onerosa. Novas tecnologias que evitam desvantagens estão em desenvolvimento.
As investigações continuam fortemente. Em 2018, por exemplo, o mineral Perovskita conseguiu produzir células fotovoltaicas com eficiência de 25,2% em laboratório. Este mineral, descrito pela primeira vez em 1839, não é tóxico e é conhecido como semicondutor há anos. O que é empolgante é o rápido progresso em alcançar essa eficiência em apenas alguns anos (de 3% em 2009), enquanto outras tecnologias levaram décadas para alcançar algo semelhante. Esse salto alimenta a esperança de produzir novas células de Perovskita com até 30% de eficiência em poucos anos a custos muito baixos .