A principal matéria-prima dos módulos fotovoltaicos é o silício, que pode ser aplicado de modo a desenvolver pastilhas monocristalinas e policristalinas. Os constantes avanços no segmento de energia solar possibilitam o desenvolvimento de tecnologias que vão além, oferecendo maior eficiência aos painéis.
As células do tipo PERC são algumas das principais inovações recentes. Se você acompanha o mercado de energia solar, provavelmente já deve ter ouvido falar sobre ela. Essa tecnologia consiste basicamente em células fotovoltaicas mais finas, com uma camada adicional de passivação, que é um processo que vamos explicar a seguir.
Neste artigo, você vai aprender tudo o que precisa saber sobre as células de silício monocristalino do tipo PERC. Boa leitura!
Como o silício é aproveitado nas placas solares?
Antes de falar sobre a célula monocristalina PERC, é preciso entender como é feita a captação de energia solar pelas placas fotovoltaicas, e por que o silício é um dos principais materiais utilizados.
Os painéis solares são fabricados com materiais semicondutores, compostos por átomos carregados com elétrons. O método cristalino utiliza o silício como matéria-prima, que é o responsável por cerca de 80% da produção mundial desses equipamentos.
As placas fotovoltaicas possuem duas extremidades: em uma delas fica a carga negativa (na qual o silício é combinado com o boro), e na outra a positiva (associada ao fósforo). A reação que ocorre como resultado do contato entre essas moléculas possibilita que as células trabalhem quando em contato com a luz do sol, produzindo energia elétrica.
O uso do silício nas placas solares pode assumir diversas formas, e a eficiência na geração de energia está diretamente ligada à pureza deste material. O perfeito alinhamento das moléculas de silício (formando os painéis monocristalinos) resultam na melhor conversão de luz solar em energia elétrica.
Tanto os painéis monocristalinos quanto os policristalinos são feitos de silício, diferenciando-se entre si quanto ao método usado para fazer a fundição dos cristais. Isso leva a resultados diferentes quanto à geração de energia.
O painel monocristalino geralmente possui um valor elevado, o que tem relação com os processos utilizados para aperfeiçoar a pureza do silício.
Esse tipo de painel é desenvolvido a partir de um cristal de silício ultra puro, segmentado em várias partes para criar lâminas individuais desse material. Posteriormente, as lâminas são tratadas de modo a transformarem-se em células fotovoltaicas.
Para se ter uma noção da complexidade dos processos utilizados na produção de placas solares monocristalinas, estima-se que mais da metade do custo de um painel solar convencional de tecnologia de silício cristalino é devido ao silício bruto purificado e tratado.
Isso por si só já aponta a qualidade da tecnologia utilizada, mas o método PERC consegue ir ainda além. Veja a seguir como são desenvolvidas as células monocristalinas produzidas a partir dessa técnica.
Como funciona o método PERC?
A tecnologia PERC foi desenvolvida na Universidade de South Wales na Austrália. Apesar de já ser estudada há mais de 30 anos, foi só recentemente que ela começou a ser utilizada de maneira comercial.
Sua sigla possui algumas definições, a mais comum referindo-se a Passivated Emitter Rear Cell, que basicamente descreve o processo de passivação que acontece na parte de trás da célula.
Passivação é o nome dado à adição de uma camada fina de determinado material na superfície da célula, com o objetivo de reduzir a velocidade de recombinação dos elétrons nas extremidades do silício.
Além disso, essa prática também tem um efeito óptico que facilita a reflexão da radiação solar no fundo da célula. Isso faz com que os raios solares passem mais vezes pelo silício, aumentando a captação de energia.
Como resultado disso, há um maior aproveitamento dos elétrons durante o processo, e uma menor perda de energia. Isso representa ganhos em relação à eficiência dos módulos fotovoltaicos.
Essa camada refletiva é feita de material dielétrico passivo e está localizada entre a camada inferior de alumínio e a camada base de silício que compõem a célula fotovoltaica. Esse material dielétrico atua bloqueando a passagem de luz através da camada inferior, gerando acúmulo de elétrons entre a camada base e a camada emissora.
Em outras palavras, também pode-se dizer que as células PERC lidam bem com as ondas longas, o que não acontece com as células padrão. Isso representa um impacto positivo no coeficiente de temperatura, já que os comprimentos de onda mais longos são refletidos para fora do painel.
Isso ajuda a evitar o seu superaquecimento, que pode ser uma das principais causas da queda de desempenho de um sistema solar fotovoltaico.
Com tantas vantagens que essa tecnologia oferece, você consegue imaginar porque as células PERC só agora conseguiram atrair a atenção do setor de energia solar? Continue a leitura para descobrir.
Por que o recente interesse do mercado na tecnologia PERC?
A tecnologia PERC é explorada no mundo todo, e está presente nas fábricas dos maiores produtores de painéis. Só no ano de 2017, foi alcançado o marco de 15 GW de módulos produzidos com tecnologia PERC.
Isso se deve principalmente à descoberta da fácil adaptação desse método nas fábricas que já operam aplicando outros modos de produção. Isso possibilita que o seu processo de fabricação ocorra mais rapidamente e com um baixo investimento.
O desenvolvimento de uma linha de fabricação de células PERC requer a adição de apenas dois processos às linhas de fabricação de células tradicionais. Isso permite que os fabricantes consigam facilmente implementar a produção de células PERC, que são mais eficientes do que as convencionais feitas de silício cristalino não passivado.
As placas do tipo PERC representam um grande avanço da indústria além das células cristalinas tradicionais. Dados apontam que sua eficiência ultrapassa 19%. Algumas das suas principais vantagens envolvem a obtenção de células fotovoltaicas com menor uso de matéria-prima, otimizando o desempenho e diminuindo o custo do investimento em energia solar.
Os estudos a respeito dessa técnica permaneceram em segundo plano pelo setor de energia solar por algum tempo.
O recente interesse se deu pelo aquecimento do setor de energia solar e pela competitividade agressiva entre os fabricantes de células e módulos fotovoltaicos. Hoje, pode-se afirmar que o mercado absorveu bem a tecnologia, uma vez que os módulos PERC já estão disponíveis comercialmente em larga escala.
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