Como é Feito um Painel Solar

Veja nesta postagem, como é feito um painel solar. A energia solar tornou-se popular como a fonte de energia mais barata do mundo, deixando muitas pessoas se perguntando como as células solares fotovoltaicas podem ser eficientes e baratas e, ao mesmo tempo, fornecer a energia renovável. Mas você já parpara pensar em como é feito um painel solar?

Responder a essa pergunta significa compreender como funciona a energia solar, como os painéis solares são fabricados e quais são as partes de um painel solar. A maioria dos painéis no mercado são feitos de silício monocristalino, policristalino ou de filme fino (“amorfo”). Neste artigo, explicaremos como as células solares são feitas e quais peças são necessárias para fabricar um painel solar.

Saiba também: História do Painel Solar: Do Conceito à Revolução Energética

De que material são feitos os painéis solares?

Construir um painel solar de silício cristalino é como construir um castelo de areia, porque o silício vem da areia ! A areia da praia é composta por dióxido de silício, também conhecido como sílica. (Se a patrulha da praia colocasse isso em uma placa de alerta, aposto que ninguém pisaria na praia!). O silício, na forma de areia e cascalho de dióxido de silício, é o segundo elemento mais abundante na Terra, depois do oxigênio. 

O tipo mais comum de painel fotovoltaico é feito de silício cristalino (c-SI). Essa tecnologia representa 84% dos painéis solares dos EUA , de acordo com o Departamento de Energia dos EUA. Outros tipos incluem telureto de cádmio, painéis de (di)selenieto de cobre, índio e gálio e silício amorfo de película fina. Como os painéis c-SI compõem a maior parte do mercado global e dos EUA, concentro-me neles neste blog.

O que há em um painel solar? Em peso, o típico painel solar de silício cristalino é feito de cerca de 76% de vidro, 10% de polímero plástico, 8% de alumínio, 5% de silício, 1% de cobre e menos de 0,1% de prata e outros metais, de acordo com o Institute for Sustainable. Futuros. Gráfico: UCS.

Você sabe Qual a Eficiência de um Painel Solar Fotovoltaico?

Um módulo solar fotovoltaico consiste em células solares, vidro, EVA, folha traseira e moldura. Saiba mais sobre os componentes e o processo de fabricação de um painel solar.

Os painéis solares são uma tecnologia complicada que requer um engenheiro qualificado para instalação. Se você estiver interessado em aproveitar a energia do sol para alimentar sua casa, preencha nosso formulário hoje para receber até três orçamentos gratuitos de instaladores de painéis solares pré-avaliados em sua área.

O silício é um dos materiais mais importantes utilizados nos painéis solares, constituindo os semicondutores que geram eletricidade a partir da energia solar. No entanto, os materiais utilizados para fabricar as células dos painéis solares são apenas uma parte do próprio painel solar. O processo de fabricação combina seis componentes para criar um painel solar funcional. Essas peças incluem células solares de silício, uma estrutura de metal, uma folha de vidro, fio padrão de 12 V e fio de barramento. Se você gosta de fazer você mesmo e está curioso sobre os materiais dos painéis solares, pode até ser uma questão de querer uma lista hipotética de “ingredientes” para produzir uma por conta própria. Aqui estão as partes comuns de um painel solar explicadas:

• Células solares de silício

As células solares de silício convertem a luz do Sol em eletricidade usando o efeito fotovoltaico. Soldas em uma estrutura semelhante a uma matriz entre os painéis de vidro, as células de silício interagem com a fina folha de vidro e criam uma carga elétrica.

• Estrutura de metal (normalmente alumínio)

A estrutura metálica de um painel solar é útil por vários motivos; protegendo contra condições climáticas adversas ou cenários perigosos e ajudando a montar o painel solar no ângulo desejado.

• Folha de vidro

A folha de vidro tem geralmente de 6 a 7 milímetros de espessura e, embora seja fina, desempenha um papel significativo na proteção das células solares de silício em seu interior.

Além das células solares, um painel solar padrão inclui uma caixa de vidro na frente para adicionar durabilidade e proteção às células fotovoltaicas (PV) de silício. Sob o exterior de vidro, o painel possui um invólucro para isolamento e uma folha traseira protetora, que ajuda a limitar a dissipação de calor e a umidade dentro do painel. O isolamento é particularmente importante porque o aumento da temperatura diminuirá a eficiência, resultando numa menor produção do painel solar . Assim, os fabricantes de energia solar fotovoltaica devem fazer um esforço extra para garantir que a luz seja capturada sem superaquecer a tecnologia.

• Fio padrão de 12V

Um fio de 12 V ajuda a regular a quantidade de energia transferida para o seu inversor, auxiliando na sustentabilidade e eficiência do módulo solar.

• Fio de ônibus

Fios de barramento são usados ​​para conectar as células solares de silício em paralelo. Os fios do barramento são cobertos por uma camada fina para facilitar a soldagem e são grossos o suficiente para transportar correntes elétricas.

A produção de módulos solares cristalinos
Existem 3 tipos de painéis solares disponíveis no mercado:

• painéis solares monocristalinos
• painéis solares policristalinos
• painéis solares de película fina

Veja aqui como funciona a taxação da energia solar

Painéis solares monocristalinos

Painéis solares monocristalinos são produzidos a partir de um grande bloco de silício em formatos de wafer de silício. O processo de fabricação envolve o corte de wafers individuais de silício que podem ser fixados em um painel solar. As células de silício monocristalino são mais eficientes do que as células solares policristalinas ou amorfas. A produção de wafers monocristalinos individuais exige mais mão-de-obra e, conseqüentemente, sua fabricação também é mais cara do que as células policristalinas. As células monocristalinas têm uma aparência preta distinta e são frequentemente associadas à aparência elegante dos painéis solares.

Painéis solares policristalinos

As células solares policristalinas também são células de silício, mas em vez de serem formadas em um grande bloco e cortadas em wafers, elas são produzidas pela fusão de vários cristais de silício. Muitas moléculas de silício são derretidas e depois fundidas novamente no próprio painel. As células policristalinas são menos eficientes que as células monocristalinas, mas também são mais baratas. Eles têm uma tonalidade azulada frequentemente associada à estética dos painéis solares

Painéis solares amorfos

Finalmente, as células de silício amorfo criam materiais flexíveis para painéis solares , frequentemente usados ​​em painéis solares de película fina. As células de silício amorfo não são cristalinas e, em vez disso, estão fixadas a um substrato como vidro, plástico ou metal. Por esta razão, os painéis solares de película fina fazem jus ao seu nome: são finos e dobráveis, ao contrário de um painel padrão. Embora sejam um caso de uso ideal para versatilidade, as células solares amorfas são muito ineficientes em comparação com as células mono ou policristalina.

Após a fabricação do tipo exclusivo de célula solar, os fabricantes de painéis solares finalizam o processo conectando os sistemas elétricos, adicionando um revestimento antirreflexo às células e alojando todo o sistema em uma caixa de metal e vidro.

Assim, ao nível da estrutura celular, existem diferentes tipos de materiais para fabrico, como o mono silício, o polissilício ou o silício amorfo (AnSi). Os primeiros 2 tipos de células têm um processo de fabricação semelhante. Leia abaixo sobre as etapas de produção de um painel solar cristalino.

Saiba também: Como Funciona o Painel Solar para Aquecer Água

Como é Feito um Painel Solar Cristalino?

Etapa 1: Areia

Tudo começa pela matéria-prima, que no nosso caso é a areia. A maioria dos painéis solares é feita de silício, que é o principal componente da areia natural das praias.

O silício está disponível em abundância, tornando-o o segundo elemento mais disponível na Terra.

No entanto, a conversão de areia em silício de alta qualidade tem um custo elevado e é um processo que consome muita energia. O silício de alta pureza é produzido a partir de areia de quartzo em um forno a arco em temperaturas muito altas.

Veja também: Definição de Enegia Solar – Explicação Simples

Etapa 2: Lingotes

O silício é coletado, geralmente na forma de rochas sólidas. Centenas dessas rochas estão sendo fundidas a temperaturas muito altas para formar lingotes em forma de cilindro. Para atingir o formato desejado, é utilizado um forno cilíndrico de aço.

No processo de fusão, é dada atenção para que todos os átomos estejam perfeitamente alinhados na estrutura e orientação desejadas. Boro é adicionado ao processo, o que dará ao silicone polaridade elétrica positiva.

As células monocristalinas são fabricadas a partir de um único cristal de silício. O Mono Silício possui maior eficiência na conversão de energia solar em eletricidade, portanto o preço dos painéis monocristalinos é mais elevado.

As células de polissilicone são feitas a partir da fusão de vários cristais de silício. Você pode reconhecê-los pela aparência de vidro estilhaçado dada pelos diferentes cristais de silício. Após o resfriamento do lingote, é realizada a retificação e o polimento, deixando o lingote com as laterais planas.

Saiba como como calcular a quantidade de painéis solares que você precisará.

Etapa 3: bolachas

Os wafers representam a próxima etapa no processo de fabricação

O lingote de silício é cortado em discos finos, também chamados de wafers. Uma serra de arame é usada para corte de precisão. A espessura do wafer é semelhante à de um pedaço de papel.

Como o silício puro é brilhante, ele pode refletir a luz solar. Para reduzir a quantidade de luz solar perdida, um revestimento anti-reflexo é colocado na pastilha de silício.

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Etapa 4: células solares

Os processos a seguir converterão um wafer em uma célula solar capaz de converter energia solar em eletricidade.
Cada uma das bolachas está sendo tratada e condutores metálicos são adicionados em cada superfície. Os condutores dão ao wafer uma matriz semelhante a uma grade na superfície. Isso garantirá a conversão de energia solar em eletricidade. O revestimento facilitará a absorção da luz solar, em vez de refleti-la.

Numa câmara semelhante a um forno, o fósforo é difundido numa fina camada sobre a superfície das bolachas. Isso carregará a superfície com uma orientação elétrica negativa. A combinação de boro e fósforo fornecerá a junção positiva-negativa, que é crítica para o funcionamento adequado da célula fotovoltaica.

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Etapa 5: da célula solar ao painel solar

As células solares são soldadas entre si, usando conectores metálicos para ligá-las. Os painéis solares são feitos de células solares integradas em uma estrutura semelhante a uma matriz.

A oferta padrão atual no mercado é:

• Painéis de 48 células – adequados para pequenos telhados residenciais.
• Painéis de 60 células – este é o tamanho padrão.
• Painéis de 72 células – usados ​​para instalações em grande escala.

O sistema de tamanho mais comum em termos de kWh para residências no Reino Unido é o sistema solar de 4 kWh .

Após a montagem das células, uma fina camada (cerca de 6-7 mm) de vidro é adicionada na parte frontal, voltada para o sol. A folha traseira é feita de material à base de polímero altamente durável. Isso evitará que água, terra e outros materiais entrem no painel pela parte traseira. Posteriormente, é adicionada a caixa de junção, para permitir conexões dentro do módulo.

Tudo se junta quando a estrutura é montada. A estrutura também fornecerá proteção contra impactos e intempéries. A utilização de uma moldura também permitirá a montagem do painel de diversas maneiras, por exemplo, com grampos de montagem.

EVA (etileno vinil acetato) é a cola que une tudo. É muito importante que a qualidade do encapsulante seja alta para que não danifique as células sob condições climáticas adversas.

Saibaaqui – Energia Solar: Vantagens e Desvantagens

Etapa 6: Testando os Módulos
Assim que o módulo estiver pronto, são realizados testes para garantir que as células funcionem conforme o esperado. STC (Condições de Teste Padrão) são usadas como ponto de referência. O painel é colocado em um testador de flash na fábrica. O testador fornecerá o equivalente a 1000W/m2 de irradiância, temperatura de célula de 25°C e uma massa de ar de 1,5g. Os parâmetros elétricos são anotados e você pode encontrar esses resultados na ficha técnica de cada painel. As classificações revelarão a potência de saída, eficiência, tensão, corrente, impacto e tolerância à temperatura.

Além do STC, todos os fabricantes usam NOCT (temperatura nominal da célula operacional). Os parâmetros utilizados estão mais próximos do cenário da ‘vida real’: temperatura de operação do módulo de circuito aberto com irradiância de 800W/m2, temperatura ambiente de 20°C, velocidade do vento de 1m/s. Novamente, as classificações do NOCT podem ser encontradas na ficha de especificações técnicas.

Limpeza e inspeção são as etapas finais da produção antes que o módulo esteja pronto para ser enviado para residências ou empresas.

A pesquisa e o desenvolvimento na indústria de energia solar visam reduzir o custo dos painéis solares e aumentar a eficiência. A indústria de fabricação de painéis solares está se tornando mais competitiva e prevê-se que se torne mais popular do que as fontes convencionais de energia, como os combustíveis fósseis.

Além da economia, a Energia Solar também contribui para uma imagem de marca sustentável, pois utiliza uma fonte de energia abundante e renovável, preservando o meio ambiente.
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