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Jun 09, 2023

Como são feitos os painéis solares? (2023)

Leonardo David é engenheiro eletromecânico, MBA, consultor de energia e redator técnico. A sua experiência em eficiência energética e consultoria solar abrange setores como bancário, têxtil

Leonardo David é engenheiro eletromecânico, MBA, consultor de energia e redator técnico. Sua experiência em eficiência energética e consultoria solar abrange setores como bancos, manufatura têxtil, processamento de plásticos, farmacêutico, educação, processamento de alimentos, imobiliário e varejo. Ele também escreve artigos sobre temas de energia e engenharia desde 2015.

Tori Addison é uma editora que trabalha na indústria de marketing digital há mais de cinco anos. Sua experiência inclui trabalhos de comunicação e marketing nos setores sem fins lucrativos, governamental e acadêmico. Jornalista de profissão, ela começou sua carreira cobrindo política e notícias no Vale do Hudson, em Nova York. Seu trabalho incluiu a cobertura de orçamentos locais e estaduais, regulamentações financeiras federais e legislação de saúde.

Os painéis solares tornaram-se mais eficientes e acessíveis ao longo do tempo — entre 2010 e 2022, a eficiência dos módulos fotovoltaicos (PV) aumentou de 14% para mais de 22%. Estas melhorias na tecnologia solar foram possíveis graças à inovação e ao investimento em grande escala nos processos de fabrico, mas como exatamente são feitos os painéis solares?

Neste artigo, nós da equipe MarketWatch Guides discutimos passo a passo o processo de fabricação de painéis solares, desde as fases iniciais até a montagem, testes e os impactos ambientais.

A maioria dos módulos solares fotovoltaicos usa células solares de silício, que podem ser classificadas em dois tipos principais: monocristalinos e policristalinos. Ambos os tipos de células fotovoltaicas são feitos de silício de alta pureza, mas possuem processos de fabricação diferentes:

Painéis solares monocristalinos podem converter a luz solar em eletricidade de forma mais eficiente, mas são mais complexos e caros. Painéis solares policristalinos são mais fáceis de fabricar e mais acessíveis, mas têm menor eficiência.

Os detalhes técnicos da fabricação de painéis solares são complexos, mas detalhamos cada etapa do processo nas seções a seguir. As etapas abaixo se aplicam a painéis solares de silício cristalino, que representam mais de 90% da participação no mercado global. Outros tipos de painéis, incluindo painéis de película fina, possuem processos de fabricação diferentes dependendo do material.

Segundo a Royal Society of Chemistry, o silício é um dos elementos mais abundantes na Terra, constituindo 27,7% da crosta do planeta. No entanto, o silício que ocorre naturalmente é combinado com outros elementos, como oxigênio, fósforo e nitrogênio. Os fabricantes devem processar essas matérias-primas para obter o silício puro necessário para fabricar painéis solares.

O teor de oxigênio da sílica mineral pode ser removido com altas temperaturas, o que resulta em silício de alta pureza. A indústria solar utiliza polissilício 99,9999% puro para fabricar células solares policristalinas e monocristalinas.

As células poli têm um processo de produção mais simples que envolve fundir e cortar blocos de silício policristalino em wafers quadrados usados ​​para fabricar células fotovoltaicas.

Fazer monocélulas é mais complexo, pois os fabricantes de energia solar devem primeiro garantir que o silício fundido se solidifique em um único cristal. O processo baseia-se no método Czochralski, no qual os cristais são “crescidos” mergulhando um “cristal semente” menor em silício fundido. O resultado é um grande bloco cilíndrico feito de um único cristal de silício que os fabricantes podem transformar em células solares.

Os fabricantes podem melhorar a eficiência das células fotovoltaicas adicionando quantidades controladas de boro e fósforo. A eficiência do painel solar mede a quantidade de luz solar que uma célula solar pode converter em energia.

Os elementos adicionados atuam como semicondutores – o fósforo resulta em silício tipo n, enquanto o boro resulta em silício tipo p.

Em outras palavras, esse processo converte a luz solar em energia elétrica.

Os painéis solares consistem em múltiplas células fotovoltaicas conectadas entre si usando condutores de prata e solda de cobre. Existem muitos tamanhos de painel, mas a maioria dos painéis solares residenciais tem 60 ou 72 células. Alguns fabricantes fabricam painéis solares com 120 ou 144 meias células, que têm aproximadamente as mesmas dimensões dos painéis de 60 e 72 células.