Proteção ambiental

Sob condições normais, o sol brilha com uma potência de cerca de um quilowatt por metro quadrado de superfície terrestre. Caso fosse possível utilizar essa força tecnicamente, não haveria mais problema de abastecimento energético: a demanda mundial por eletricidade e aquecimento poderia ser facilmente coberta não apenas uma, mas mais de mil vezes.

As células e módulos solares são capazes de converter parte dessa luz solar diretamente em energia elétrica. Uma instalação ampla, no entanto, ainda é dificultada pelos altos custos.

A maioria dos módulos solares tradicionais é montada a partir de placas de silício cristalino (as chamadas bolachas ou wafer), que é obtido na natureza a partir de cristais de quartzo. Tais módulos solares possuem um grau de eficiência aproximado de 12 a 17% e duração garantida de cerca de 30 anos.

Há também os módulos solares feitos de compostos ou camadas extremamente finas de semicondutores, depositados na superfície de filmes flexíveis. Essas células solares, em finas camadas, podem ser produzidas por um custo consideravelmente mais baixo, uma vez que a sua fabricação é mais simples e requer menos energia e material. Contudo, elas possuem um grau de eficiência menor do que a clássica célula fotovoltaica.

Pesquisas estão sendo realizadas para elevar esse coeficiente, assim como a sua durabilidade, e simultaneamente baixar os custos de produção. Os módulos solares compostos por múltiplas camadas, capazes de absorver ativamente a luz do sol, têm o maior grau de eficiência pois utilizam um espectro mais amplo. Até o momento, o recorde mundial é de mais de 41% e foi atingido pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Energéticos (Fraunhofer ISE) em Freiburg, na Alemanha, em 2009.

Estão em desenvolvimento, ainda, células solares feitas de materiais orgânicos. Os módulos solares são a opção ideal para abastecer com eletricidade vilarejos remotos ou equipamentos isolados.

Como funciona uma célula solar?

As células solares são feitas de, pelo menos, duas camadas semicondutoras com diferentes propriedades eletrônicas, o que geralmente é obtido através de uma contaminação proposital com materiais estranhos (impurezas). Num processo de dopagem, dois tipos diferentes de átomos são inseridos na estrutura cristalina dos semicondutores.

Na camada limite, onde as outras duas camadas se encontram, forma-se um campo elétrico com uma pequena voltagem. A luz solar incidente (fótons) transmite energia às cargas elétricas (elétrons) contidas nas camadas sólidas. Esses elétrons se movimentam, então, em direção ao contato externo e, com isso, permitem o fluxo de uma corrente contínua.

Autora: Antonia Rötger (mdm)
Revisão: Roselaine Wandscheer