Glauco Duarte Diniz – qual a diferença entre painel solar monocristalino e policristalino
Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, existem três tipos de painéis solares que se diferenciam de acordo com o material que são construídos.
Quando for fazer um orçamento de um sistema de energia solar, fique atento a qual material está sendo colocado no orçamento.
Painéis de Silício (SI)
Quase 80% dos painéis fotovoltaicos no mundo hoje são baseados em alguma variação de silício.
Em 2014, cerca de 85% de todos os sistemas de energia solar fotovoltaica instalados em casas e empresas no mundo todo utilizaram alguma tecnologia baseada em silício (Si).
O silício usado em painéis solares assume muitas formas.
A principal diferença é a pureza dele.
Mas o que realmente significa “pureza do silício”?
Quanto mais perfeitamente alinhadas estiverem as moléculas de silício, melhor a célula solar será na conversão de luz solar em energia elétrica.
A eficiência de painéis solares “anda de mãos dadas” com a pureza do Silício (Si).
Mas os processos utilizados para melhorar a pureza do silício e o tratamento dele são caros e impactam diretamente no preço do painel solar (45% do custo de um painel solar convencional de tecnologia de silício cristalino é o silício bruto purificado, purificado e tratado).
A eficiência não deve ser sua única e principal preocupação.
Como você vai descobrir agora, fatores como espaço disponível, garantia e custo dos painéis são também fatores determinantes para a maioria das pessoas.
Painel solar fotovoltaico de silício monocristalino
A tecnologia monocristalina é a mais antiga e também uma das mais caras, porém eles possuem a eficiência mais alta.
Comercialmente falando, a eficiência dos painéis 14 e 21%.
Os painéis solares de silício monocristalino (mono-Si) são facilmente reconhecíveis apenas olhando de perto.
Possuem uma cor uniforme, indicando silício de alta pureza e cantos tipicamente arredondados.
Eles são feitos a partir de um único cristal de silício ultrapuro, (lingotes de silício de forma cilíndrica), este é fatiado como um “salame” fazendo assim lâminas de silício individuais, que são então tratadas e transformadas em células fotovoltaicas.
Cada célula fotovoltaica circular tem seus “4 lados” cortados fora para otimizar o espaço disponível no painel solar monocristalino e aproveitar melhor a área do painel.
O painel solar é composto por uma matriz de células fotovoltaicas em formações de série e paralelo.
Painel solar fotovoltaico de silício policristalino
Ambos, mono e poli cristalino são feitos de silício, a principal diferença entre as tecnologias é o método utilizado na fundição dos cristais.
No policristalino, os cristais de silício são fundidos em um bloco, desta forma preservando a formação de múltiplos cristais (dai o nome poli cristalino).
Quando este bloco é cortado e fatiado, é possível observar esta formação múltipla de cristais.
Uma vez fundido, eles são serrados em blocos quadrados e, em seguida, fatiados em células assim como no monocristalino, mas é um pouco mais fácil de produzir.
Eles são semelhantes aos de um único cristal (monocristalino) tanto no desempenho como na degradação, exceto que as células são ligeiramente menos eficientes.
Os primeiros painéis solares à base de silício policristalino, que também são conhecidos como polisilício (p-Si) e silício multi-cristalino (mc-Si), foram introduzidos no mercado em 1981.
Painel solar fotovoltaico de filme fino
Depositar uma ou várias camadas finas de material fotovoltaico sobre um substrato é a essência básica de como os painéis fotovoltaicos de filme fino são fabricados.
Eles também são conhecidos como células fotovoltaicas de película fina (TFPV).
Os diferentes tipos painéis solares de filme fino podem ser categorizados por material fotovoltaico que é depositado sobre o substrato:
Silício amorfo (a-Si)
Telureto de cádmio (CdTe)
Cobre, índio e gálio seleneto (CIS / CIGS)
Células solares fotovoltaicas orgânicas (OPV)
Dependendo da tecnologia de célula fotovoltaica de filme fino utilizada, os painéis de filme fino possuem eficiências médias entre 7-13%.
Algumas tecnologias de painel de filme fino já estão chegando aos 16% sendo similares a eficiência dos painéis Policristalinos.
Atualmente (2015) os painéis fotovoltaicos que utilizam a tecnologia de filme fino representam aproximadamente 20% do mercado mundial de painéis solares fotovoltaicos.
Sendo a maioria de silício cristalino.
Painel solar fotovoltaico de silício amorfo (a-Si)
Como a produção de energia elétrica é baixa nesta tecnologia, as células solares baseadas em silício amorfo, tradicionalmente, só tinham sido usadas para aplicações de pequena escala.
Ex: calculadoras de bolso.
No entanto, as inovações recentes permitiram que esta tecnologia seja utilizada também em aplicações de larga escala.
Com uma técnica de fabricação chamada de “empilhamento”, várias camadas de células solares de silício amorfo podem ser combinadas, o que resultam em taxas mais elevadas de eficiência (tipicamente cerca de 6-9%).
Apenas 1% do silício utilizado em células solares de silício cristalino é necessário nas células solares de silício amorfo.
Por outro lado, o empilhamento é caro.
Painel solar fotovoltaico de telureto de cádmio (CdTe)
Telureto de cádmio é a única tecnologia de painéis solares de película fina que superou o custo/eficiência de painéis solares de silício cristalino em uma parcela significativa do mercado mundial de painéis solares.
A eficiência de painéis solares com base na tecnologia de telureto de cádmio opera normalmente na faixa de 9-11%.
A First Solar instalou mais de 5 gigawatts (GW) de painéis fotovoltaicos de filme fino com base na tecnologia de telureto de cádmio em todo o mundo.
A mesma empresa detém o recorde mundial de CdTe PV com uma eficiência de 14,4%.
As instalações com os painéis de CdTe PV são tipicamente grandes campos solares (grandes usinas de energia solar).
Painéis solares de seleneto de cobre, índio e gálio (cis / cigs)
Em comparação com as outras tecnologias de filme-fino acima, as células solares CIGS mostraram o maior potencial em termos de eficiência.
Estas células solares contêm menos quantidades do cádmio (material tóxico que é encontrado em células solares de CdTe).
A produção comercial de painéis solares CIGS flexível foi iniciado na Alemanha em 2011.
Os índices de eficiência para painéis solares CIGS normalmente operam na faixa de 10-12% e já existem alguns sendo vendidos no Brasil passando dos 13%.
Muitos tipos de células solares de película fina estão ainda em fase de pesquisa e desenvolvimento e no futuro poderemos ver algumas soluções interessantes vindas desta tecnologia.
Células fotovoltaicas orgânicas (opv)
Uma célula solar orgânica é um tipo de célula solar de polímero que usa a eletrônica orgânica, um ramo da eletrônica que lida com polímeros orgânicos condutores ou pequenas moléculas orgânicas, para absorção de luz e transporte de carga para a produção de eletricidade a partir da luz solar pelo efeito fotovoltaico.
A célula solar de polímero orgânico foi idealizada há muitos anos como uma tecnologia fotovoltaica flexível, de baixo custo, feita utilizando processos de impressão, máquinas simples e materiais abundantes.
Hoje são poucas as empresas que conseguiram levar a produção de células fotovoltaicas (OPV) para uma escala industrial.
No Brasil existe a CSEM Brasil, em Belo Horizonte, que está desenvolvendo esta produção com tecnologia principalmente suíça.
Eles utilizam um processo industrial (roll to roll) de impressão de células fotovoltaicas orgânicas em substrato leve, flexível e transparente.
