Painéis solares, tipos e eficiências

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 .

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