Efeito Fotovoltaico

Você sabe como funciona o efeito fotovoltaico? Aprenda neste post como os sistemas fotovoltaicos produzem energia!

O efeito fotovoltaico foi descrito pela primeira vez em 1839 por Alexandre-Edmond Becquerel, quando constatou o aparecimento de uma diferença de potencial entre eletrodos imersos em uma solução ácida.

Quando um fóton incide sobre um material semicondutor, ele pode ser absorvido, refletido ou transmitido. Caso seja absorvido por um elétron na banda de valência, é possível que o elétron salte para a banda de condução caso a energia fornecida pelo fóton ao elétron seja maior que o gap do material semicondutor, criando um par elétron-lacuna. Na banda de condução o elétron pode se movimentar livremente. Dessa forma, quando um fóton é absorvido um elétron é desprendido do átomo. O par elétron-lacuna pode ser separado por um campo elétrico, e isso é alcançado com a ajuda da junção pn. Na ausência do campo elétrico, o elétron se recombinaria com a lacuna, enquanto que na presença do campo o elétron flui, criando uma corrente. Se a energia do fóton é menor que a energia da banda proibida, o elétron não terá energia suficiente para saltar para a banda de condução, de modo que esse excesso de energia será convertido em energia térmicaou ainda pode ser transmitido, gerando um aumento de temperatura.Nota-se que, independentemente da intensidade do fóton absorvido em relação à energia da banda proibida, apenas um elétron é libertado.

As células fotovoltaicas contêm uma junção de um semicondutor do tipo pe do tipo n, isto é, uma junção pn. Até certo ponto, elétrons e lacunas se difundem através dos limites da junção, criando um campo elétrico através dela. Os elétrons livres são gerados na camada n pela ação dos fótons. Quando fótons de luz solar atingem a superfície de uma célula fotovoltaica e são absorvidos pelo semicondutor, alguns destes fótons criam pares elétron-lacuna. Se estes pares estiverem suficientemente próximos à junção pn, o campo elétrico causa a separação das cargas: elétrons movem-se em direção ao lado do tipo ne as lacunas para o lado tipo p. Se os dois lados da célula estiverem conectados a uma carga uma corrente elétrica surgirá enquanto houver fótons incidindo sobre a célula.

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