Seja para diminuir a pegada de carbono ou cortar gastos na fatura de eletricidade, a energia solar é uma excelente opção. As células solares convertem a luz e outras formas de radiação eletromagnética em eletricidade.
No entanto, surge a questão: Será mesmo possível produzir eletricidade a partir de um painel solar de noite com luz artificial?
Tabela de Conteúdos
Pode uma fonte de luz artificial carregar uma célula solar?
Pode ser surpreendente, mas numa análise técnica, os painéis solares fotovoltaicos podem, de facto, ser carregados por outras formas de luz visível além da luz solar. As luzes artificiais podem ser utilizadas para carregar células solares, desde que a intensidade luminosa seja suficientemente intensa.
A luz que pode ser transformada em energia solar está contida numa gama específica de comprimentos de onda, presentes tanto na luz solar direta quanto na luz artificial. Portanto, é tecnicamente viável carregar as células solares sem recorrer à luz solar direta.
No entanto, e como talvez se suspeitasse, a tecnologia atual das células solares não consegue converter eficazmente a luz artificial numa quantidade útil de eletricidade. Para compreender o motivo, é necessário entender como os painéis solares captam a luz solar.
Como é que os painéis solares captam a luz solar
Os painéis solares são meticulosamente concebidos para absorver luz solar, quando a luz incide sobre uma célula fotovoltaica, esta pode ser refletida, absorvida ou atravessar a célula.
Essas células são compostas por materiais semicondutores, que quando expostos à luz, materiais absorvem a energia luminosa e transferem-na para partículas com carga negativa, os eletrões.
Esta energia adicional permite que os eletrões fluam através do material sob a forma de corrente elétrica. Esta corrente é extraída através de contactos metálicos condutores, sendo depois usada na sua habitação.
A eficiência de uma célula solar depende da quantidade de energia que pode ser extraída da fonte de luz. Estando intrinsecamente ligado às características da luz, como intensidade e comprimentos de onda. Comprimentos de onda maiores captam menos luz solar e as menores, mais.
Se a faixa de energia do semicondutor coincidir com os comprimentos de onda da luz que incide na célula solar fotovoltaica, esta pode eficientemente aproveitar a energia disponível.
No entanto, as células solares foram especialmente desenvolvidas para absorver a luz solar.
Uma célula solar padrão de silício responde à maior parte das partes visíveis do espectro solar, aproximadamente metade da luz infravermelha e a uma parte da luz ultravioleta. As luzes ultravioleta, apesar disso, são das menos eficientes para carregar uma célula solar.
As células solares e o espetro luminoso
As células solares operam através da captação de comprimentos de onda da luz e da sua conversão em eletricidade utilizando tecnologia de semicondutores colocada atrás de uma camada de vidro revestida com materiais anti-reflexo. Esta configuração permite que a luz solar alcance os semicondutores das células solares de maneira mais eficiente.
Constituição da célula solar
A célula solar é composta por duas camadas de semicondutores, de dois tipos de materiais:
Na camada posterior do painel solar, a célula solar contém um elétrodo abaixo do semicondutor do tipo P, que funciona em paralelo à malha metálica da célula solar para criar uma corrente elétrica. Sendo depois colocada outra camada refletora na parte traseira.
- Material do tipo N (negativo): É a primeira camada de um semicondutor de célula solar, normalmente composta por silício misturado com vestígios de fósforo, conferindo ao silício uma carga negativa.
- Material do tipo P (positivo): É a segunda camada do material semicondutor da célula solar possui carga positiva e geralmente é composta por silício misturado com vestígios do elemento boro.
Embora os painéis solares possam apresentar pequenas variações na composição dos materiais e no design, esta configuração fundamental é utilizada por todos os painéis solares para conduzir a luz solar e gerar eletricidade.
Como é que a célula solar converte a luz artificial?
Desde que a luz artificial emita os mesmos tipos de comprimentos de onda de luz presentes na luz solar, a célula solar poderá recolher eletricidade dessa luz, da mesma forma que o faria com a luz solar direta.
A luz artificial ao incidir sobre as células solares, pode ser refletida, absorvida pela célula ou passar diretamente por ela.
De modo a converter toda a energia possível, as células solares tentam reduzir a quantidade de luz que passa ou que é refletida. Por isso, são desenhadas com características específicas, como:
- Cores escuras e opacas, aumentando assim a quantidade de luz absorvida
- Revestimentos anti-reflexo, para aumentar a absorção de luz e diminuir a passagem desta pelas células.
Apesar de ser tecnologicamente impossível reproduzir uma rede de energia solar que absorva 100% da luz que incide sobre a célula solar, os cientistas especializados em energia estão cada vez mais próximos desse nível de eficiência com novos materiais de construção e designs de engenharia.
Quanto maior for a absorção de luz por estas células, menos luz se desperdiça e mais eletricidade é produzida por cada painel solar.
Energia Solar – Tudo o que deve saber sobre esta energia renovável
A luz artificial não é ideal para carregar células solares
A luz artificial, proveniente de fontes como lâmpadas incandescentes e fluorescentes, embora imitam o espectro solar, têm limitações ao carregar células solares. São capazes de carregar dispositivos pequenos, como calculadoras e relógios, mas nunca alcançam a eficiência da luz solar direta, devido a vários fatores.
- Primeiramente, a conversão de energia implica que a luz artificial converta eletricidade em luz para que as células solares a absorvam e, então, a transformem novamente em eletricidade. Durante esse processo, há perdas de energia, resultando em uma quantidade gerada sempre inferior à energia originalmente utilizada.
- A intensidade espectral é outro ponto crucial. A radiação solar apresenta uma forte e constante variedade de comprimentos de onda de luz, o que permite a máxima eficiência na sua absorção pelas células solares. Por outro lado, as fontes de luz artificial têm uma irradiação espectral mais fraca que a solar, bem como flutuações que reduzem sua absorção total de energia.
- Além disso, as luzes artificiais frequentemente contêm barreiras, como lâmpadas e reatores, que diminuem sua intensidade, resultando na absorção de parte da luz pelo vidro ou dispersão no local onde estejam.
Usar luz artificial para carregar células solares é um desperdício de energia
Assim, a luz artificial é então deficiente e ineficaz no carregamento das células solares, visto que não consegue replicar a intensidade, a consistência espectral e contém obstáculos que afetam sua eficácia quando comparada com a luz solar direta.
Em vez disso, para maximizar a geração e o consumo de energia solar quando a luz solar é limitada, é mais viável considerar a instalação de painéis solares de alta eficiência e baterias solares para armazenar a eletricidade gerada durante o dia, permitindo o seu uso durante a noite ou em dias nublados.
Como vimos anteriormente os painéis solares não conseguem converter luz artificial de forma eficiente, assim sendo, como existem perdas nesse processo, a quantidade de energia gerada será sempre inferior à energia originalmente utilizada.
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