É importante saber sobre as diferentes matérias-primas utilizadas e os modos de fabricação dos painéis solares, pois são fatores que impactam no orçamento final de um projeto fotovoltaico.
Os painéis cristalinos são os protagonistas no setor de energia solar, pois oferecem diversas vantagens em relação aos outros materiais (como os filmes finos, que são menos eficientes). Os principais tipos de painéis feitos com a tecnologia cristalina são os monocristalinos e os policristalinos. Confira no artigo a seguir qual deles é a melhor opção.
Como são feitos os painéis cristalinos?
Os painéis fotovoltaicos trabalham a partir da captação de luz solar, transformando a luminosidade em energia elétrica. São feitos com materiais semicondutores, que são compostos por átomos minúsculos carregados com elétrons.
O método cristalino de fabricação de painéis solares utiliza o silício como matéria-prima, que é o responsável por cerca de 80% da produção mundial desses equipamentos. Em 2018, cerca de 85% de todos os sistemas de energia solar fotovoltaica instalados em casas e empresas no mundo fizeram uso de alguma tecnologia baseada em silício.
A aplicação de silício em painéis solares pode assumir muitas formas, diferenciando-se principalmente quanto a sua pureza. O perfeito alinhamento das moléculas de silício resultam na melhor conversão de luz solar em energia elétrica.
Sendo assim, a eficiência dos painéis solares está intimamente ligada à pureza deste material.
Os processos utilizados para melhorar a pureza do silício e o tratamento dele são caros e impactam diretamente no preço do painel solar. Para se ter uma noção, mais da metade do custo de um painel solar convencional de tecnologia de silício cristalino é devido ao silício bruto purificado e tratado.
Geralmente, os painéis possuem duas extremidades, sendo que 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 acontece entre essas moléculas possibilita que as células reajam em contato com a luz do sol, produzindo energia elétrica.
As células fotovoltaicas feitas com silício possibilitam o desenvolvimento de painéis monocristalinos e policristalinos.
Tanto os painéis monocristalinos quanto os policristalinos são feitos de silício, sendo que a principal diferença entre eles é o método usado para fazer a fundição dos cristais, o que leva a resultados diferentes quanto à geração de energia. Veremos a seguir mais detalhes sobre cada um deles.
Painel solar monocristalino
As placas fotovoltaicas monocristalinas são fabricadas a partir de um único cristal de silício ultra puro, cortado em várias partes para criar lâminas individuais. A tecnologia para produzir esse tipo de painel é mais antiga, e o resultado final apresenta maior eficiência.
Esse tipo de painel é feito por meio do Processo Czochralski. Esse é um método de cultura de cristais utilizado na produção industrial de materiais semicondutores, entre eles o silício.
O nome do processo remete às descobertas feitas pelo cientista polonês Jan Czochralski, que, no início do século XX, estudou a velocidade de cristalização de alguns metais.
Os painéis monocristalinos são fáceis de serem reconhecidos, caracterizados por terem cantos tipicamente arredondados e uma cor uniforme, indicando silício de alta pureza. Seus lados são cortados para otimizar o espaço disponível no painel solar, aproveitando da melhor forma a área que será ocupada.
Após cortadas, as lâminas de silício individuais são tratadas e transformadas em células fotovoltaicas. O painel é composto por células monocristalinas organizadas em série e paralelo.
Dentre as tecnologias utilizadas atualmente, os painéis monocristalinos são os que apresentam a maior eficiência, que varia entre 14% e 22%. Devido a isso, precisam de menos espaço para gerar a mesma quantidade de energia elétrica de painéis policristalinos. Além disso, esse tipo de painel tende a funcionar melhor em condições de pouca luz.
A eficiência do silício monocristalino faz com que essa tecnologia seja utilizada na composição de boa parte dos equipamentos eletrônicos atuais, indo muito além do setor de energia solar.
Por conta disso, é considerado um dos mais importantes materiais das últimas décadas, com disponibilidade e preço que viabilizam o desenvolvimento de novas tecnologias.
Entretanto, os painéis monocristalinos possuem geralmente um custo mais elevado, o que muitas vezes faz com que as opções mais viáveis sejam priorizadas em um projeto fotovoltaico. Outro ponto negativo está relacionado ao método utilizado, que resulta em uma grande quantidade de silício que não é aproveitada na fabricação e precisa ser reciclada.
Agora vejamos a seguir sobre os painéis feitos com silício policristalino.
Painel solar policristalino
O silício policristalino, por sua vez, é obtido quando os cristais desse material são fundidos em um único bloco, dessa forma preservando a formação de múltiplos cristais. São também conhecidos como poli-silício e silício multicristalino.
Diferenciando-se dos painéis monocristalinos, possuem bordas retangulares devido ao método de corte utilizado. Seu processo de fabricação envolve o derretimento do silício, que depois é moldado e cortado em folhas no formato quadrado. Quando o bloco é cortado e fatiado, é possível notar a formação múltipla de cristais.
Os primeiros painéis desse tipo foram introduzidos no mercado em 1981. São mais fáceis de produzir do que os painéis monocristalinos, e seu desempenho é semelhante também, embora sejam ligeiramente menos eficientes.
Isso acontece porque as células fotovoltaicas são encapsuladas durante o processo de montagem do painel policristalino, fazendo com que a luz que atinge a superfície dos painéis seja filtrada pelo vidro e pelo material encapsulante, reduzindo a eficiência do painel.
Uma das suas vantagens é que com esse método de produção, o aproveitamento da matéria-prima é maior. A quantidade de silício residual gerado durante o processo de corte das células é menor em comparação com a produção do painel monocristalino. Os painéis policristalinos também são geralmente mais baratos.
No entanto, sua eficiência, como dito acima, acaba ficando levemente comprometida, entre 14 e 20%. Isso se deve principalmente à menor pureza do poli-silício. Como consequência, demanda uma área maior para gerar a mesma quantidade de energia que o painel monocristalino.
Qual o melhor painel solar?
Como você pôde notar, tanto os painéis monocristalinos quanto os policristalinos possuem diversos pontos positivos e negativos. Tudo isso deve ser considerado na hora de escolher entre eles.
De modo geral, os painéis policristalinos são os mais indicados para instalações que serão feitas em grandes áreas e para clientes que pretendem reduzir o investimento inicial. Mas ainda que esses painéis sejam mais em conta, isso não significa necessariamente que uma escolha melhor. Na hora de investir em energia solar, é preciso considerar mais do que apenas o custo envolvido.
Os painéis monocristalinos, por sua vez, são a escolha ideal para instalações em telhados com área reduzida ou em propriedades com espaço mais limitado. Como sua tecnologia é mais eficiente, possibilita a geração da mesma quantidade de energia em um espaço menor.
Há muitas especificidades a serem consideradas na hora de escolher entre os painéis policristalinos e monocristalinos, mas é importante ter em mente que não há uma solução única para todos os casos. Para se certificar de fazer uma boa escolha, é importante colocar os prós e contras na balança, avaliando o custo-benefício.
Antes de fechar um negócio, procure se informar sobre todas as opções que o mercado oferece. Assim, você terá condições de fazer uma escolha mais adequada às necessidades energéticas específicas do seu projeto fotovoltaico.
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