Quais são os materiais mais comuns utilizados para fabricar células solares e como se comparam em termos de eficiência e custo?

Mais de 95% das células solares são feitas de silício, uma vez que se trata de um material abundante e barato. Além disso, como oferecem um desempenho muito bom, os fabricantes dão uma garantia de 25 anos. Outros tipos de células solares atingem apenas uma eficiência inferior e com um custo de fabrico mais elevado. No entanto, as células de silício não conseguiram atingir o desempenho e a eficiência das células de silício.

As vantagens das células de silício são o facto de ser um material facilmente extraído e abundante, uma vez que se encontra na areia em todo o mundo. É o material mais barato para a criação de células solares. Os painéis à base de silício têm uma vida útil de mais de 40 anos. Consequentemente, os fabricantes podem oferecer uma garantia de desempenho superior a 80% durante os primeiros 25 anos, em comparação com o desempenho inicial do painel.

As melhores células solares são, portanto, feitas de silício. A grande abundância deste material, a facilidade com que pode ser convertido em células solares, juntamente com o seu baixo preço e eficiência cada vez melhor, conferem-lhe um papel dominante no fabrico de painéis solares.

Células solares de silício

Existem vários materiais utilizados para fabricar células solares, mas o mais utilizado, e de longe o mais utilizado, é o silício. O silício é extraído da areia, pelo que é um material muito abundante e barato na Terra. Mais de 95% das células solares atualmente fabricadas no mercado mundial são células de silício.

Ao longo dos anos, os fabricantes otimizaram as qualidades deste material, criando cada vez mais células solares com um desempenho superior. Por conseguinte, estão a ser produzidos painéis solares cada vez mais potentes.

A relação: tamanho-desempenho do painel está a aumentar, uma vez que se consegue que o desempenho da placa seja muito superior, de modo a que com menos espaço se consiga um maior desempenho, portanto, os novos painéis solares têm um tamanho menor em comparação com toda a energia que podem gerar. Isto é muito bom para aproveitar ao máximo o espaço em qualquer superfície onde se queira instalar painéis solares, bem como se tiver um espaço limitado. Por exemplo, nos telhados de edifícios industriais ou residenciais. Uma vez que se pode utilizar um ou outro painel em função das limitações de espaço, com o objetivo de poder instalar o número de painéis necessários de acordo com o cálculo e dimensionamento anteriores.

Em termos de custo, portanto, é muito baixo, uma vez que o silício é o segundo material mais abundante no planeta, a seguir ao oxigénio. Este material é um excelente semicondutor de eletricidade e é utilizado em painéis solares, bem como em todos os tipos de dispositivos elétricos. A sua grande abundância no planeta faz com que não existam limitações e não haja problemas de aumento de preços devido à elevada procura e à reduzida oferta. Ao contrário do que acontece com outros materiais que são mais limitados ou difíceis de extrair, como se verificou durante o período da pandemia. Neste, houve uma limitação de alguns materiais, pelo que o seu preço subiu exponencialmente. Isto fez subir o preço dos produtos finais.

O desempenho que as células de silício podem oferecer é tão elevado que os fabricantes de células de silício podem oferecer uma garantia de 25 anos, assegurando um desempenho da célula solar superior a 80% ao fim desse tempo. Este facto demonstra a grande robustez e eficácia deste tipo de material. De referir ainda que esta é apenas a garantia. Por outras palavras, o painel pode ter uma vida útil de 40 a 50 anos sem qualquer problema com os métodos de fabrico atuais.

Células solares de telureto de cádmio

Outro material utilizado no fabrico de células solares é o telureto de cádmio. É utilizado para fabricar as chamadas células solares de película fina ou de filme fino. Também tem um sistema de fabrico pouco dispendioso, tal como as células de silício. No entanto, este tipo de célula está longe de oferecer o desempenho e a eficiência oferecidos pelas células de silício.

Células solares de 4 componentes: Cobre índio gálio e selénio

Em terceiro lugar, existem as células de cobre, índio, gálio, índio e selénio, cujo fabrico é igualmente barato, mas que, tal como as células de telureto de cádmio, têm uma eficiência muito inferior à das células de silício.

Além disso, os dois últimos tipos de células solares requerem um tratamento de proteção muito maior do que as células de silício. Por conseguinte, não se espera que cresçam a curto ou médio prazo, dadas as suas deficiências em termos de eficiência e de proteção da montagem.

Outros tipos de células solares

As células de perovskite também devem ser mencionadas. Foram testadas em laboratório. Foram efetuados testes e estudos em que se conseguiu passar de uma eficiência de 6 % para uma eficiência de 25 %. No entanto, foi demonstrado que a sua vida útil máxima é de 20 anos, ou seja, muito mais curta do que a das células de silício. Além disso, as suas atuais técnicas de fabrico continuam a ser dispendiosas e muito superiores aos padrões das células de silício.

A célula de silício é a melhor célula solar

Depois de analisar os 3 tipos de células solares mais utilizados, as células de silício destacam-se principalmente devido à sua maior eficiência. A eficiência é o principal valor que torna o silício muito mais atrativo e competitivo do que os seus concorrentes. Além disso, a grande maioria da investigação atual sobre o silício centra-se, ano após ano, na melhoria do seu desempenho. No mercado solar, existem cada vez mais modelos de painéis de silício que são mais eficientes e, ao mesmo tempo, mais pequenos em proporção à sua potência total.

Vantagens das células solares de silício

Por conseguinte, é evidente que o mercado continuará a concentrar-se na melhoria da eficiência e do desempenho das células de silício monocristalino e policristalino.

As grandes vantagens das células de silício

A grande quantidade de silício disponível na Terra e a facilidade com que pode ser obtido. Este facto torna-o o material mais barato para gerar o efeito fotovoltaico.

As economias de escala refletem-se na elevada percentagem de fabrico deste tipo de célula. Isto faz com que o seu preço seja cada vez mais baixo e muito competitivo.

A sua longa duração, que permite aos fabricantes oferecer garantias de 25 anos em que o rendimento da célula não será inferior a 80% da sua capacidade inicial.

Outra grande vantagem das células de silício é o facto de estarem no mercado há muitos anos e de haver muita experiência, tendo sido possível verificar o seu desempenho e funcionamento ótimos ao longo de muitos anos. Este facto torna-as uma aposta segura e dá-lhes a total confiança dos consumidores.

Existem também muitos estudos em laboratórios que analisam e testam outros tipos de materiais. Mas, até à data, nenhum deles se revelou tão eficiente e barato como o silício.

Quem criou a primeira célula solar do mundo?

Antes de falarmos sobre o criador da primeira célula solar do mundo, temos de falar sobre o descobridor do efeito fotovoltaico. Este foi a base para a criação das células solares e dos painéis solares de que hoje usufruímos. Que efeito fotovoltaico? Bem, é uma conversão que permite que a luz do sol seja convertida em eletricidade. A sua criação é atribuída a um francês que trabalhava no domínio da física, Alexandre Edmund Becquerel, em 1839. No entanto, só em 1883 é que o inventor americano Charles Fritts criou a primeira célula fotovoltaica. Utilizando um semicondutor de selénio com uma fina camada de ouro. Tratava-se de um pequeno dispositivo com uma eficiência de apenas 1%.

Só mais de 70 anos depois, em 1946, é que o engenheiro americano Russell patenteou a célula solar de silício tal como a conhecemos atualmente. Embora, na altura, também tivesse uma eficiência muito baixa.

A importância da NASA na criação dos atuais painéis solares

O papel da NASA no desenvolvimento e na rentabilidade dos atuais painéis solares foi crucial.  Ao longo dos anos, este desempenho aumentou drasticamente, principalmente devido à exploração espacial. Na sua luta pela conquista do espaço

na era da Guerra Fria contra a União Soviética, os Estados Unidos investiram uma quantidade imensa de dinheiro no desenvolvimento de painéis solares, uma vez que era a única fonte de energia possível de ser gerada no espaço.

Um investimento desta envergadura nunca teria sido feito por uma empresa privada, devido ao seu custo extremamente elevado.

No entanto, na altura, era necessário gerar eletricidade no espaço. E é por isso que, graças à NASA, hoje em dia podemos ter painéis solares com um ótimo desempenho e a preços muito competitivos.

Para termos uma ideia da dimensão do grande trabalho que a NASA fez para a melhoria da sociedade, devemos ter em conta que em 1977 o preço por watt (W) de um painel solar era de 77 dólares. Era um preço bárbaro para a época, comparado com o baixo preço dos combustíveis fósseis, como o petróleo, cujo preço era irrisório.

Graças à NASA e aos avanços contínuos desde 1977, após 50 anos o preço por watt de um painel solar foi reduzido de 77 dólares para um preço de 1,10 dólares atualmente, o que é incrível!

Além disso, atualmente, existem alguns incentivos e subsídios que podem reduzir este custo em 35%. Ou seja, um preço por watt de 0,7 dólares. Portanto, se não fossem os grandes esforços e investimentos feitos pela NASA para melhorar a baixa eficiência dos painéis solares na altura. Que necessitava para poder utilizá-los nos seus satélites no espaço, não estaríamos certamente na situação atual de todo o mercado da energia solar à escala mundial. A NASA fez grandes inovações a um custo muito elevado.

Em conclusão

As melhores células solares são feitas de silício. A sua abundância e facilidade de conversão em células solares, juntamente com o seu baixo preço e a sua eficiência cada vez melhor, conferem-lhe um papel dominante no fabrico de painéis solares.

As células de silício são fáceis de fabricar e a sua montagem é simples e direta em comparação com as precauções que devem ser tomadas com outros tipos de células. Além disso, são amplamente utilizadas e muito valorizadas e aceites pelo mercado. Por isso, são a melhor opção.

Por mais investigação que se faça nos laboratórios para maximizar e otimizar a energia do sol, criando células solares com produtos ou materiais inovadores, as células de silício continuam a ser a melhor opção atualmente. E espera-se que assim seja durante muito tempo. Porque o silício é o melhor produto para a criação de painéis solares e para a produção de eletricidade a partir da energia do sol.

Se quiser ter o seu próprio sistema de energia solar para gerar eletricidade e poupar custos na sua conta de eletricidade, os painéis de silício são a melhor escolha. É a melhor alternativa à atual grande dependência das empresas de distribuição de eletricidade. Estas são afetadas por problemas globais, como uma guerra, uma pandemia, um excesso de procura ou um problema de produção de energia. Por exemplo, como está a acontecer atualmente devido à falta de chuva e, portanto, a uma redução geral da produção hidroelétrica na Península Ibérica.

Por conseguinte, a energia solar fotovoltaica já existe há anos e veio para ficar. As suas melhorias ano após ano e os constantes aumentos do preço da eletricidade tornam necessário que tanto as empresas como os particulares se tornem produtores da sua própria eletricidade. Os particulares, para pouparem o mais possível no consumo de eletricidade e no dinheiro, bem como para melhorarem o seu poder de compra. E, por outro lado, as empresas e indústrias para serem competitivas num mundo globalizado e reduzirem ao máximo os seus custos fixos.