Painéis solares fotovoltaicos
Os painéis solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia eléctrica. Os aparelhos são compostos por células solares, assim designadas já que captam a luz do Sol. Estas células são, por vezes, e com maior propriedade, chamadas de células fotovoltaicas, porque criam uma diferença de potencial eléctrico por acção da luz natural ou artificial. As células solares contam com o efeito fotovoltaico para absorver a energia do Sol e fazem a corrente eléctrica fluir entre duas camadas com cargas opostas.
Actualmente, os custos associados aos painéis solares, que são muito caros, tornam esta opção ainda pouco rentável. O aumento do custo dos combustíveis fósseis e a experiência adquirida na produção de células solares, que tem vindo a reduzir os preços, indica que este tipo de energia será tendencialmente mais utilizado.
O silício cristalino e o arsenieto de gálio são os materiais mais frequentemente utilizados na produção de células solares. Os cristais de arsenieto de gálio são produzidos especialmente para uso fotovoltaico, mas os cristais de silício tornam-se uma opção mais económica, até porque são também produzidos com vista à sua utilização na indústria da micro-electrónica. O silício policristalino tem uma percentagem de conversão menor, mas comporta custos reduzidos.
Quando exposta à luz directa de 1 AU, uma célula de silício de seis centímetros de diâmetro pode produzir uma corrente de 0,5 ampere a 0,5 volt, ou seja, cerca de 0.25 Watts. O arsenito de gálio é mais eficiente.
Depois de crescido e dopado com boro, o cristal é cortado em pequenos discos polidos para regularizar a superfície. A superfície frontal é dopada com fósforo e os condutores metálicos são depositados em cada superfície: um contacto em forma de pente na superfície virada para o Sol e um contacto extenso no outro lado.
Os painéis solares são constituídos por essas células cortadas em formas apropriadas, protegidas da radiação e danos no manuseamento pela aplicação de uma capa de vidro e cimentada num substrato, seja um painel rígido ou flexível. As conexões eléctricas são feitas em série e em paralelo, conforme se queira obter maior tensão ou intensidade. A capa que protege deve ser um condutor térmico, pois a célula aquece ao absorver a energia infravermelha do Sol, que não é convertida em energia eléctrica. Como o aquecimento da célula reduz a eficiência de operação, é desejável reduzir este calor. O resultante desta construção é chamado painel solar.
Um painel solar é um conjunto de células solares. Apesar de cada célula solar fornecer uma quantidade relativamente pequena de energia, um conjunto de células solares espalhadas numa grande área pode gerar uma quantidade de energia suficiente para ser útil. Para receber maior quantidade de energia, os painéis solares devem estar direcionados para o Sol.