Módulos fotovoltaicos: conheça as gerações da tecnologia solar

A história da energia solar data da década de 60, como já apresentamos aqui no blog. De lá para cá, a tecnologia avançou em diversos aspectos e tivemos a chance de observar três gerações de módulos fotovoltaicos. Neste post, apresentamos quais são estes módulos e suas principais diferenças.

Sobre módulos fotovoltaicos

Um sistema solar fotovoltaico utiliza-se da radiação solar para geração de energia elétrica. Estes sistemas possuem módulos formados por células fotovoltaicas que contam com materiais semicondutores. 

O material semicondutor presente no módulo fotovoltaico define a que geração este pertence.

Módulo com células de silício cristalino

O silício é o principal semicondutor utilizado na fabricação das células fotovoltaicas. Segundo dados do Portal Solar, em 2018 cerca de 85% dos sistemas de energia solar fotovoltaica no mundo possuíam alguma tecnologia baseada em silício. 

Os módulos fotovoltaicos com silício monocristalino são a forma mais antiga de produzir energia solar. Na década de 1980, foram introduzidos no mercado módulos de silício policristalino. A diferença principal entre os sistemas é a tecnologia utilizada na fundição dos cristais: no primeiro, utiliza-se um único cristal ultrapuro; enquanto no segundo há a formação de múltiplos cristais fundidos em blocos. 

Os sistemas fotovoltaicos à base de silício têm vida útil mínima de 25 anos e são altamente eficientes. Quanto mais puro for o cristal de silício, maior será a conversão da radiação em energia elétrica através do efeito fotovoltaico.

Módulo fotovoltaico com filmes finos

Os módulos com filmes finos (thin-film ou TFPV) surgiram como uma alternativa ao uso do módulo de silício. Enquanto no item anterior são utilizados lingotes cortados em lâminas, no módulo fotovoltaico de filme fino utiliza-se uma película fina — que pode ser firme ou flexível — sobre a qual é depositado o substrato de um material semicondutor. 

Entre os materiais utilizados no processo de fabricação do módulo de filme fino estão o silício amorfo (a-Si), o telureto de cádmio (CdTe), e ligas de disseleneto de cobre-índio (CIS) e disseleneto de cobre-índio-gálio (CIGS).

Esta tecnologia já está conquistando a sua parcela de mercado e tem atingido bons índices de eficiência. Uma das principais vantagens do filme fino é que, graças às possibilidades de se criar módulos flexíveis, surgem novas perspectivas para o uso da tecnologia fotovoltaica, principalmente em técnicas de integração dos módulos fotovoltaicos em edificações.

Módulo com tecnologias orgânicas e multijunção

Por fim, as gerações mais recentes de módulos fotovoltaicos contam com duas tecnologias principais: o módulo fotovoltaico orgânico (OPV) e o módulo solar tandem/multijunção.

O módulo orgânico é constituído de uma célula solar de polímero onde é aplicado um ramo eletrônico orgânico. A geração de energia solar é realizada a partir destes condutores ou moléculas orgânicas que absorvem e transportam a carga elétrica.

A eficiência deste módulo pode variar, mas estudos recentes apresentaram resultados de alta eficiência. Já vem sendo utilizada, em pequena escala, em sistemas fotovoltaicos de baixo custo devido à sua flexibilidade. 

Já o módulo solar tandem/multijunção (MJ) usa diferentes camadas de materiais semicondutores. Em suas células solares são realizadas múltiplas junções PN entre estes diferentes materiais. O que possibilita a produção de correntes elétricas em resposta aos diferentes comprimentos de onda da luz solar. Ou seja, há maior taxa de absorção da radiação solar. Este módulo conta com alta resistência à radiação, maior eficiência e menor coeficiente de temperatura. 

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