Funcionamento e Aplicação de Células Fotovoltaicas de Terceira Geração

Tamanho: px
Começar a partir da página:

Download "Funcionamento e Aplicação de Células Fotovoltaicas de Terceira Geração"

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Electrotécnica Funcionamento e Aplicação de Células Fotovoltaicas de Terceira Geração Trabalho de Projecto apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Automação e Comunicações em Sistemas de Energia Autor Jorge Miguel Torrado de Sousa Orientadores Doutor Adelino Pereira Instituto Superior de Engenharia de Coimbra Coimbra, Dezembro, 2011

2 Instituto Politécnico de Coimbra Instituto Superior de Engenharia Funcionamento e Aplicação de Células Fotovoltaicas de Terceira Geração Orientador(es): Adelino Jorge Coelho Pereira Professor Doutor, ISEC Jorge Miguel Torrado de Sousa Projecto para obtenção do Grau de Mestre em Automação e Comunicações em Sistemas de Energia COIMBRA Dezembro 2011

3 Agradecimentos Agradeço aos meus Pais, Sr. Carlos Jorge Séneca de Sousa. Srª. Dª. Ana Maria Pinto Torrado Séneca de Sousa. À minha restante e curta, mas a melhor Família, Tios, Tias, Primas e Primos. Em segundo, a todas as Pessoas que apareceram no meu caminho e me marcaram das mais variadas formas. Aos meus Amigos agradeço tudo e peço perdão pelos meus dias maus. Um muito obrigado ao meu orientador, Professor. Adelino Pereira por toda a ajuda dada, dinamismo e contribuição essencial. Ao ISEC, que a alguns de nós, os Zés e as Marias nos fez, ensinou e preparou, e nos deu, ainda que indirectamente, a oportunidade de nos conhecermos e aproveitarmos uma vida na companhia uns dos outros. A vós agradeço. - As horas difíceis são as horas das grandes Almas. Srª. Dª. Irene Muito Bem Hajam, Jorge Torrado. iii

4 Resumo A Energia Solar tende a ser um substituto viável às fontes energéticas derivadas de combustíveis fósseis devido à sua abundância. A sua versatilidade, abundância e facto de ser uma fonte energética amiga do ambiente, tornam-na numa alternativa com grande potencial em termos de fonte energética renovável. As Células Fotovoltaicas convertem a energia solar em energia eléctrica dando origem a um grande número de aplicações. Desde sempre que o aumento dos índices de eficiência e a redução de custos têm sido uma das fontes de pesquisas por parte da comunidade científica, tendo sido realizados estudos sobre os princípios físicos que envolvem o funcionamento das Células Fotovoltaicas de forma a melhorar os seus índices de eficiência. Neste trabalho foi simulada uma Célula Solar Fotovoltaica de Terceira Geração utilizando um software específico que faz uso do Método dos Elementos Finitos, FEM (Finite Element Method). Foi escolhida uma combinação específica de materiais semicondutores e obtidas as características específicas referentes ao funcionamento da Célula Solar Fotovoltaica de Terceira Geração. As características obtidas definem o seu funcionamento em condições de equilíbrio e desequilibrio térmico, isto é sem energia óptica incidente e com energia óptica incidente. Palavras Chave: Energia Solar, Células Fotovoltaicas de Terceira Geração, Método dos Elementos Finitos v

5 Abstract Solar Energy tends to be a viable substitute to energy sources derived from fossil fuels due to its abundance. Its versatility, abundance, and that it is a source of energy "environmentally friendly", they make it an alternative with great potential for renewable energy source. Photovoltaic cells that convert solar energy into electrical energy giving rise to a large number of applications. The increased levels of efficiency and cost reduction have been a source of research by the scientific community, having been carried out studies on the physical principles that involve the operation of photovoltaic cells in order to improve efficiency. In this work, is simulated a Third Generation Solar Cell using a specific software tool that makes use of mathematical tool, FEM (Finite Element Method). Has been chosen a specific combination of semiconductor materials and obtained specific features relating to the operation of the Solar Cell. The characteristics obtained define its operation under conditions of thermal equilibrium and disequilibrium, i.e., no optical energy applied and optical energy applied. Keywords: Solar Energy, Third Generation Solar Cells, FEM Finite Element Method vii

6 Índice Agradecimentos... iii Resumo... v Abstract... vii Índice... ix Lista de Figuras... xi Lista de Tabelas... xv Nomenclatura... xvi CAPÍTULOI Introdução Energias Renováveis Tendências Importância e Estrutura da Dissertação... 4 CAPÍTULO II Energia Solar Conversão de Energia Solar em Electricidade Novas Gerações de Células Fotovoltaicas Posição Nacional face às Energias Renováveis Posição Nacional face à Energia Solar CAPÍTULO III Células Solares Funcionamento de Células Fotovoltaicas de Junção p-n Simples Tipos de Células Fotovoltaicas no Mercado CAPÍTULO IV Células Solares de Terceira Geração Células Solares de Terceira Geração, Generalizações Termodinâmica de uma Célula Fotovoltaica de Junção p - n Simples Tecnologias de Terceira Geração Divisão Espectral, Pilhas de Células Células de Divisão Espectral Pilhas de Células Multijunções Escolha dos Materiais Constituição, Estrutura Contactos Metálicos Película Anti Reflexo Junções de Passagem Janela de Passagem e BSF (Back Surface Field) Característica J V Recombinação Processos de Recombinação Modelos Matemáticos Condições de Desequilíbrios Térmicos ix

7 Modelo Matemático Considerado pelo Simulador CAPÍTULO V Aplicação Apresentação do Software Simulações Efectuadas Resultados a Obter Dados Usados na Simulação Situação de Equilíbrio Térmico Situação de Desequilíbrio Térmico CAPÍTULO VI Conclusões e Trabalho Futuro Conclusões Trabalhos Futuros e Projectos REFERÊNCIAS ANEXO x

8 Lista de Figuras Figura 1.1.Produção anual de Petróleo... 2 Figura 1.2.Energia Fotovoltaica por país, Perspectivas de crescimento da Energia Fotovoltaica... 2 Figura 1.3. Energia Solar Fotovoltaica e Perspectivas de crescimento Figura 1.4.Eficiência e projecções de custos para as três gerações (I, II, III) (painéis, filmes finos, e Filmes finos de terceira geração, Respectivamente... 4 Figura 2.1.Estruturas físicas de uma junção p-n simples (diagrama energético) (cima à esquerda), aspecto real de uma célula fotovoltaica (baixo), Distribuição de electrões, buracos na estrutura sob iluminação (direita em baixo) Figura 2.2.Eficiências de células fotovoltaicas testadas em laboratório... 8 Figura 2.3.Células, painéis solares de 1ª Geração Figura 2.4.Camadas de uma célula solar de 2ª Geração (esquerda), Descrição dos materiais constituintes (meio), Aspecto final de uma célula CIGS, para aplicações espaciais (direita) Figura 2.5. Aspecto de célula solar de terceira geração Figura 2.6.Eficiências de células fotovoltaicas de 1ª, 2ª e 3ª Geração, Respectivamente Figura 2.7.Dependência face ao Petróleo da Europa dos Figura 2.8. Níveis de Insolação por metro quadrado Figura 3.1.Estrutura de um cristal de silício (c - Si) sem elementos dopantes (esquerda), estrutura sujeita a dopagem tipo n (elemento dopante: Strômbio) (meio), estrutura sujeita a dopagem tipo p (elemento dopante: Alumínio) (direita) Figura 3.2. A junção p-n e formas de onda características (esquerda) junção p-n iluminada (meio) contactos metálicos superiores Figura 3.3. Circuito eléctrico real equivalente de uma célula fotovoltaica, sem díodo de estabilização de curva (esquerda), circuito eléctrico real equivalente de célula fotovoltaica com díodo de estabilização de curva (direita) Figura 3.4.Circuito eléctrico real equivalente de uma célula fotovoltaica, sem díodo de estabilização de curva (esquerda), circuito eléctrico real equivalente de célula fotovoltaica com díodo de estabilização de curva (direita) Figura 3.5. Quotas de mercado das diferentes tecnologias (esquerda), Rendimento real de células fotovoltaicas Si amorfo, Si monocristalino, Si policristalino Respectivamente Figura 4.1.Três células multijunção com diferentes combinações de materiais e diferentes rendimentos (simulações laboratoriais) Figura 4.2. Perdas numa célula solar de primeira geração Figura 4.3. Sistema considerado para o cálculo do rendimento de Carnot Figura 4.4. Sistema considerado para o cálculo do rendimento de Landsberg Figura 4.5. Entropia produzida no processo de emissão (esquerda), Entropia produzida no processo de absorção (direita) Figura 4.6. Conceito de Multijunção, divisão espectral, filtragem (esquerda), pilha de células (direita) Figura 4.7. Interacção entre células em pilha sem filtros (direita), interacção entre células em pilha com filtros (esquerda) Figura 4.8.Célula multijunção em pilha com junções p-n compostas condutoras ligadas em série com dois contactos metálicos (esquerda), célula multijunção com junções p-n compostas condutoras separadas fisicamente com múltiplos contactos xi

9 Figura 4.9.Célula solar multijunção InGaP/InGaAs/Ge, Espectro Electromagnético com eficiências máximas de cada junção Figura 4.10.Diagramas energéticos de uma célula de multijunção constituída por um semicondutor A do tipo n e um semicondutor B do tipo p, com níveis Energéticos intrínsecos dos materiais Vbi (A) e Vbi (B) Figura Descontinuidade das bandas de condução e a diferença entre afinidades electrónicas entre as diferentes multijunções Figura Junção de duas camadas, Si1 -xgex e substrato de Si com respectiva deslocação de rede (esquerda) plano a três dimensões da deslocação de rede em causa com as duas deslocações de elos de ligação para cada deslocação de rede (direita) Figura 4.13.Célula Multijunção de substrato de Germânio (cima), Célula multijunção de substrato de GaAs (baixo) Figura Célula de multijunção InGaP/GaAs/InGaAs Figura Diagramas energéticos de um metal e de um semicondutor antes (esquerda) e após contacto (direita) Figura Espectro Electromagnético Figura Célula Fotovoltaica com pormenor de película anti reflexo com a respectiva disposição em forma de pirâmides invertidas Figura Esquema de um díodo de passagem (esquerda) Díodo de junção 1N Figura Junção p-n antes da difusão (esquerda, em cima), concentração de electrões e buracos, densidades de carga (direita, segundo gráfico), campo eléctrico (terceiro gráfico), potencial eléctrico (último gráfico) Figura Estrutura de uma célula de dupla junção (esquerda), Perfil característico dos níveis de dopagem Figura Diagrama energético com pormenor relativo à passagem de portadores de carga pela respectiva junção Figura Característica J-V de uma junção de passagem, valores simulados e ideais Figura Junção p-n composta com camada BSF (esquerda), Junção p-n composta sem camada BSF (direita) Figura Camadas e diagrama energético de uma janela de passagem, a Recombinação superficial é reduzida (esquerda), Camadas e diagrama energético de uma BSF, a dispersão de portadores é reduzida (direita) Figura 4.25.Eficiência Quântica Interna e Externa e Índice de Reflectância de uma célula de silício (direita), Eficiência Quântica de uma célula de silício com base nas tabelas AM1.5 medida acima dos 350 nm (esquerda) Figura Célula de dupla junção InGaP/GaAs com substrato de GaAs e respectiva EQE para as duas junções Figura Diagrama com os processos de Recombinação Nuclear Figura Cubo, sistema de eixos a três dimensões Figura Cargas dentro de uma superfície limitada por S Figura4.30. Diagrama de blocos descritivo do processo encadeado relativo às Equações de Continuidade Figura 5.1. Janela Principal de Edição de Materiais Figura 5.2. Pilha de junções p-n compostas 2D à esquerda e 3D à direita Figura 5.3. Editor com características das camadas Figura 5.4.CélulaInGaP/GaAs/InGaAs Figura 5.5. Propriedades Eléctricas, Físicas e Químicas da junção p-n composta condutora InGaAs xii

10 Figura 5.6. Fluxograma referente à inicialização do editor PS_Design Studio Figura 5.7. Janela Principal do editor PS_Design Studio Figura 5.8. Janela de Edição de camadas Figura 5.9. Janela de Edição das Ionizações de Impacto de Camadas Figura Janela de Edição de Níveis de Absorção Figura Espectro Solar ASTM G Figura Selecção de Curvas Características. 85 Figura 5.13.Célula de InGaP/GaAs/InGaAs editada em APDStudio. Perspectiva 2D (esquerda), Perspectiva 3D (direita) Figura Magnitude da Corrente Figura Diagrama Energético em Equilíbrio Térmico Figura Concentração de Portadores positivos e Negativos Figura Potencial em Equilíbrio (esquerda) e Desequilíbrio Térmico (direita) Figura Magnitude de Corrente segundo eixo dos x, 2D e 3D (cima), Magnitude de corrente segundo eixo dos y, 2D e 3D, Desequilíbrio Térmico Figura Diagrama Energético em DesequilibrioTérmico Figura Densidade Energética, Espectro (esquerda), 3D (direita) Figura EQE (External Quantum Efficiency) para as três junções p-n compostas condutoras xiii

11 Lista de Tabelas Tabela 1. Propriedades dos Principais Semicondutores com Aplicações Fotovoltaicas Tabela 2. Eficiências e Gap Energéticos para um Dado Número de Células Tabela 3. Elementos Formadores dos Compostos Semicondutores Tabela 4. Funções Aplicáveis a Células Fotovoltaicas xv

12 Nomenclatura Abreviaturas TW Terawatt MW Megawatt kwh Kilowatt hora US$ US dólar Si Silício a : Si Silício Amorfo µ Si Silício Microcratalino CdTe Telúrio de Cádmio CIGS Copper Indium Gallium Arsenide FER Fontes de Energia Renováveis I&D Investigação & Desenvolvimento c-si Cristal de Silício GaAs Índio Fósforo CuInSe Cobre Índio Selénio Ge Germânio AM Air Mass 2D Duas Dimensões 3D Três Dimensões SiO2 Dióxido de Silício TiO2 Dióxido de Titânio WKB Wentger Kramers Brillouin QE (λ ) Eficiência Quântica EQE Eficiência Quântica Externa IQE Eficiência Quântica Interna SRH Shockley Read Hall ARC Anti Reflective Coating CM Contacto Metélico xvi

13 LIFO Last In First Out Letras e símbolos Euro h c Constante de Planck, ^-34 Eg Gap Energético (ev) Rs Resistência Série (Ω ) Rp Resistência Paralelo (Ω ) Iph V I T I 01 Corrente Incidência Solar (A) Tensão Eléctrica ou Diferença de Potencial (V) Corrente de Carga (A) Temperatura (Kelvin) Corrente Eléctrica do Primeiro Díodo (A) I 02 Es Ss Ts W uur Q ur uur Ta uur Sg Tc Ec uur Sc f c uuur Eg q uuur S Ge uuur S Ga Corrente Eléctrica do Segundo Díodo (A) Fluxo Energético no Interior do Sol (Joule) Radiação Solar (Joule) Temperatura da Fotosfera Solar (considerada 6000ºK) Trabalho Útil (Joule) Energia Radiada para o Ambiente (Joule) Temperatura Ambiente (ºK) Fluxo de Entropia Temperatura do Painel (ºK) Fluxo Energético do Painel Fluxo de Entropia rejeitada para o Ambiente Factor de Proporcionalidade Energia Gerada (Joule) Carga do Electrão E-19 Entropia Gerada no Processo de Emissão Entropia Gerada no Processo de Absorção xvii

14 E Gn Energia Reflectida pela Célula Fotovoltaica (n) (Joule) E G( n + 1) Energia Reflectida pela Célula Fotovoltaica (n+1) Vbi( A ) (Joule) Potencial Intrínseco ao Material A (V) Vbi( B) E/F Ec Ev Potencial Intrínseco ao Material B (V) Campo Eléctrico (V/m) Descontinuidade Energia da Banda de Condução (Joule) Descontinuidade Energia da Banda de Valência (Joule) 12 Permeabilidade do Vazio ( 8, F / m ), xb, xa T Afinidades Electrónicas dos Semicondutores b e a Respectivamente Coeficiente Transmissão Energética L1, L2 Camadas Superior e Inferior numa Junção p-n Composta nl1, nl2 Espessuras das Camadas L1 e L2 ( µ m ) p, n Camadas Positiva e Negativa Respectivamente de Idep NA, ND J uma Junção p-n composta, nº de Buracos e Electrões, Respectivamente Corrente de Depleção (A) Níveis de Concentração para Aceitadores e Dadores, Respectivamente Densidade de Corrente 2 ( A/ m ) Jp D Jt Fc, Fv Valor Máximo para Densidade de Corrente na Junção de Passagem 2 ( A/ m ) Probabilidade de Passagem de Portadores de Carga na Junção de Passagem Corrente na Junção de Passagem Níveis de Condução e de Valência, Respectivamente 2 ( A/ m ) xviii

15 Egtunnel Egmiddlecell Jsc Gap Energético da Junção de Passagem (ev) Gap Energético da Junção p-n Central (ev) Corrente Total que Circula na Célula Fotovoltaica de Terceira Geração 2 ( A/ m ) Jsc1, Jcs2, Jsc3 Corrente que Circula nas Junções p-n 1, 2, 3, Di Vi Respectivamente 2 ( A/ m ) Espessura da Junção p-n Composta ( µ m ) Diferença de Potencial da Junção i (V) Voc Diferença de Potencial em Circuito Aberto (V k Un Rn Rp Gn Constante de Boltzman E-16 Recombinação Portadores Negativos Nível de Recombinação para Cargas Negativas Nível de Recombinação para Cargas Negativas Nível de Geração de Cargas Negativas 3 ( cm / s ) Gp Nível de Geração de Cargas Negativas 3 ( cm / s ) np, ne np0, ne0 t Ub-b b 2 ni UAuger USRH S N uur uur uur Jc, Jp, JT ur E Número de Buracos, Electrões Respectivamente Número de Buracos, Electrões em Equilíbrio, Respectivamente Quantidade de Tempo depois da qual uma Quantidade excessiva de Portadores minoritários Efectua Recombinação Recombinação Nível - a Nível Constante de Recombinação Nível - a Nível Produto de n por p Recombinação de Auger Recombinação de Shocley Read Hall Velocidade de Recombinação Superficial Concentração de Elementos Dopantes Densidade de Corrente de Electrões, Buracos e Total, Respectivamente 2 ( A/ m ) Vector Campo Eléctrico (V/m) xix

16 Dn, Dp Ei Constantes de Difusão de Electrões e Buracos Campo Eléctrico Intrínseco ao Próprio Material (V/m) Fn, Fp Níveis de Fermi para Electrões e Buracos, ND+, NA+ uur 0 n Respectivamente 2 S Área S ( m ) r r Vector Posição Dv Gn, Gp Número de Dadores e Aceitadores, Respectivamente Vector Normal ao Vector Campo Eléctrico Versor Unitário para a Área Rácios de Geração de Cargas Negativas e Positivas, Respectivamente 3 ( cm / s ) Rn, Rp NA, ND fa, fd Ntj Níveis de Recombinação para Electrões e Buracos, Respectivamente Concentração de Aceitadores e Dadores, 3 Respectivamente ( cm / s ) Frequências de Ocupação para Aceitadores e Dadores, Respectivamente Densidade da Armadilha numa Camada Condutora th j Profundidade da Armadilha ( µ m ) Rsp, Rst, Rau vsn, vsp Recombinações Espontânea, Estimulada e de Auger, Respectivamente Velocidades de Saturação para Electrões e Buracos (m/s) Caracteres gregos µ n Distribuição de Cargas Negativas por Unidade de 2 Potencial Eléctrico ( m /Vs) xx

17 µ p Distribuição de Cargas Positivas por Unidade de ρ ρ( r r ) ε 0 2 Potencial Eléctrico ( m /Vs) Densidade da Carga Distribuição de Cargas Contínuas Permeabilidade do Vazio E-34 µ e, s Potencial Químico ε g ε F, ε v, ε c φ,,, 0 φ p φn φf Quantum, Unidade Indivisível de Luz Níveis Energéticos de Fermi, Valência e Condução, Respectivamente Potenciais em Equilíbrio Térmico, para Buracos, para Electrões e para o Nível Fermi xxi

18 CAPÍTULO 1 - Introdução 1.1. Energias Renováveis O Sol disponibiliza grandes quantidades de energia, sendo a principal fonte de vida do planeta. Dinamiza correntes marítimas e o ciclo de evaporação de águas, definindo cursos de rios, provocando tornados e furacões. O terramoto de São Francisco de 1906, de magnitude 7,8 na escala de Richter, libertou uma 17 quantidade de energia estimada em 10 Joules de energia, energia equivalente à disponibilizada pelo Sol num segundo [1]. As reservas de petróleo estão estimadas em 3 triliões de barris, estando avaliados em 22 1,7.10 Joules, sendo esta a quantidade de energia produzida pelo Sol num dia e meio. Anualmente, a população mundial gasta um valor que anda por volta dos 20 4,6.10 Joule, valor que o Sol disponibiliza numa hora. Tudo isto para dizer que o Sol, disponibilizando continuamente 25 1,2.10 TW, produz muito mais energia que todas as outras fontes energéticas juntas, quer sejam renováveis ou não. É uma quantidade de energia muito superior à requerida pela população mundial, que se situa na ordem dos 13 TW [1]. Cobrindo 0.16% da superfície terrestre, com painéis solares fotovoltaicos com uma eficiência de 10%, teríamos disponíveis 20 TW de energia, cerca do dobro do consumo actual de combustíveis fósseis, incluindo também numerosas centrais de fissão nuclear [1]. Ainda assim, apenas uma pequena parte da energia solar disponível é utilizada directamente nos requisitos energéticos diários. Cerca de 80% - 85% da energia utilizada diariamente provêm de fontes não renováveis [1]. As ameaças ao clima e à qualidade de vida são as principais preocupações e razões para o desenvolvimento de alternativas viáveis e concretas. O crescimento exponencial e desenvolvimento incessante da sociedade já não se coadunam com apenas fontes energéticas não renováveis. Necessitamos de alternativas, não só para coadjuvar as fontes tradicionais, mas também para induzir uma substituição gradual das mesmas. 1

19 Existem diversas alternativas mas, ainda assim, a energia solar representa a parcela mais proeminente, devido à sua versatilidade, e a todo o conjunto de características que a tornam amiga do ambiente. A figura 1.1 apresenta a produção anual de petróleo, assim como a percentagem de crescimento anual e as perspectivas de declínio futuras. Figura 1.1. Produção anual de Petróleo [1] Portugal apresenta um elevado potencial solar, sendo um dos países da Europa com maior disponibilidade de radiação solar anual, variando entre 2200 horas e 3000 horas por ano, mas em certos países de menor potencial, no que toca ao aproveitamento de energia solar, como por exemplo a Alemanha (varia entre 1200 e 1700 horas), tem-se, ainda assim, uma política de aproveitamento de energias limpas muito superior ao nosso país como apresenta a figura 1.2. Figura 1.2. Energia Fotovoltaica por país, Perspectivas de crescimento da energia fotovoltaica [2] 2

20 O Plano de Acção Nacional para as Energias Renováveis em Portugal apresenta uma clara aposta no desenvolvimento da energia solar no nosso país para a produção de electricidade, (apresentando a vantagem de ser gerada nas horas de maior consumo) [2]. O incremento da capacidade instalada em energia solar eléctrica (para 1100 MW, em 2020), terá de ser acompanhada de avanços tecnológicos e ganhos em eficiência que resultem na redução dos custos das tecnologias associadas a esta fonte de energia. Cada watt de potência eléctrica fotovoltaica instalada em Portugal produziria cerca de 1,5 kwh/ano. Admitindo uma vida útil de 30 anos para os painéis fotovoltaicos, a energia total produzida por 1W de potência instalada será de 45 kwh, admitindo condições óptimas. Se atribuirmos ao quilowatt hora (kwh) produzido um valor de 0,10, o valor total da energia produzida será 4,5 euros para o tempo de vida útil [3], a figura 1.3 apresenta a previsão das perspectivas de crescimento em 11 anos, de 2009 até Figura 1.3. Energia Solar Fotovoltaica e Perspectivas de crescimento [2] 1.2. Tendências Os custos de produção e eficiência de conversão são ainda os principais pontos fracos, tendo em vista a introdução massiva da tecnologia e a adopção como principal fonte energética. Grande parte da investigação dedicada a esta área tem atingido resultados animadores e com perspectivas de futuro realistas. Novos métodos de captura e melhor aproveitamento do comprimento de onda do espectro de radiação solar, células de multijunção, novos materiais compostos, estão na base, e irão servir de rampa de lançamento a uma economia de escala, num futuro próximo. Teoricamente, o limite máximo para conversão energética nas células p- n de junção simples tem potencial para atingir 33% de eficiência, valor que se prevê a ser 3

21 atingido rapidamente. As figuras 2.3, 2.4 e 2.5 apresentam o aspecto final das células fotovoltaicas de primeira, segunda e terceira gerações respectivamente. A dita nova abordagem terá um impacto enorme na economia mundial, se forem desenvolvidos novos conceitos e novos métodos de fabrico, mais baratos e mais simples, tornando a tecnologia fotovoltaica uma das opções mais baratas e fiáveis na produção de energia limpa. A figura 1.4 ilustra os custos de produção por unidade de área das diferentes tecnologias, evidenciando o limite das eficiências de conversão das três gerações de células fotovoltaicas. A primeira geração de células fotovoltaicas é caracterizada pelos painéis solares de grandes 2 dimensões, eficiências moderadas e custos que rondam os US$150/ m (valor em dólares norte americanos referentes ao ano 2003), rondando os 20% de eficiência [4]. A segunda geração de células, vulgarmente conhecida pelo nome dado à estrutura aplicável, os chamados filmes 2 finos, apresentam custos de produção mais modestos, sendo cerca de US$30/ m com rendimentos diminutos (atinge-se hoje 5 10%)., mas ainda Figura 1.4. Eficiência e projecções de custos para as três gerações (I, II, III) (painéis, filmes finos, e filmes finos de terceira geração, respectivamente) [5] 1.3. Importância e Estrutura da Dissertação O processo natural em todas as áreas da ciência tem como objectivos principais o desenvolvimento de novas técnicas e a descoberta de processos mais rentáveis, não só a nível de melhoramentos técnicos mas também em termos de materiais utilizados. O mercado dos materiais essenciais ao desenvolvimento de células fotovoltaicas de terceira geração, tal como todos os equipamentos associados ao funcionamento da tecnologia, assim como de outras 4

22 fontes energéticas renováveis, pode vir a representar uma parcela importante na economia nacional. O objectivo deste projecto é explorar os conceitos teóricos que sustentam a mecânica de funcionamento de células fotovoltaicas de terceira geração assim como a simulação de uma célula fotovoltaica de multijunção, utilizando-se para isso um software dedicado. A célula fotovoltaica simulada será constituída por uma combinação de materiais específica de forma a ser comparada com células disponíveis para aplicações práticas. No segundo capítulo é feita uma abordagem ao estado-da-arte da tecnologia solar em Portugal, sendo identificadas algumas empresas da área com bons resultados no que toca à instalação de tecnologias solares. Ainda não existem pólos de desenvolvimento e produção massiva de painéis fotovoltaicos em território nacional. No terceiro capítulo aborda-se a temática que envolve o princípio-base de funcionamento de uma junção p-n simples, incidindo-se também nos tipos de células fotovoltaicas disponíveis no mercado da especialidade. No capítulo quatro, aborda-se detalhadamente toda a mecânica de funcionamento de células fotovoltaicas de terceira geração, dando especial atenção aos fenómenos termodinâmicos inerentes à transformação de energia solar em energia eléctrica, e à constituição e funcionamento de uma célula solar de tripla junção. O capítulo termina com a abordagem aos modelos matemáticos que descrevem o funcionamento de dispositivos semicondutores e que definem o seu comportamento em situações de equilíbrio e desequilíbrio térmico. No capítulo cinco são apresentadas as aplicações práticas e a modelização de uma célula solar de tripla junção, utilizando um software especializado, obtendo várias curvas características que descrevem o funcionamento de uma determinada célula de tripla junção. Finalmente no capítulo seis são apresentadas as principais conclusões e perspectivas de trabalhos futuros. 5

23 6

24 CAPÍTULO 2 Energia Solar 2.1. Conversão de Energia Solar em Electricidade Chama-se efeito fotovoltaico ao processo de conversão de energia solar em energia eléctrica. Esta conversão consiste em duas fases principais. A geração de um par electrão-buraco advém da absorção de luz solar; o electrão e o buraco são separados pela estrutura da junção; os electrões são atraídos para o lado negativo da estrutura e os buracos para o positivo, criando, desta forma, um campo eléctrico, o que origina uma diferença de potencial. A figura 2.1 mostra três esquemas que apresentam a estrutura física de uma junção p-n simples quando submetida a iluminação, e onde é possível observar-se o fluxo e distribuição de portadores de carga. Apresenta-se também o aspecto real de uma célula solar, e os diagramas energéticos característicos do funcionamento da célula em equilíbrio térmico (no escuro) e desequilíbrio térmico (iluminada). Este processo irá ser analisado com maior detalhe no capítulo cinco. Figura 2.1 Estruturas físicas de uma junção p-n simples (diagrama energético) (cima à esquerda), aspecto real de uma célula fotovoltaica (baixo), Distribuição de electrões, buracos na estrutura sob iluminação (direita em baixo) 7

25 2.2. Novas Gerações de Células Fotovoltaicas, Generalizações Ainda assim, do ponto de vista da engenharia, o melhoramento dos índices de eficiência é um dos principais desafios e fontes de pesquisa. Actualmente, grande parte da investigação é direccionada a aumentar os níveis de eficiência, desde o aparecimento e descoberta de formas inovadoras de aproveitamento mais eficaz do espectro electromagnético, a partir das células de multijunção, até à adopção de novos materiais. Tudo são caminhos a seguir, de forma a dar à energia solar um lugar de maior destaque como fonte de energia. Figura 2.2. Eficiências de células fotovoltaicas testadas em laboratório [1] As células fotovoltaicas estão divididas em três grandes grupos, três gerações, de acordo com a sua eficiência. Estão a ser realizados esforços para melhorar a sua eficiência, enquanto a primeira geração de células fotovoltaicas domina a produção comercial, com cerca de 89,7% em 2007 [1]. A construção baseada na junção p-n simples de silício, painel colector montado numa estrutura metálica, com rendimentos de conversão que rondam os 20% são as características principais dos painéis solares de primeira geração e, apesar dos custos de produção ainda serem bastante elevados, não se prevê um abrandamento na sua comercialização, sendo que o próximo desafio se prende com a simplificação a partir de 8

2 Células solares semicondutoras

2 Células solares semicondutoras 2 Células solares semicondutoras 2.1 Princípios de conversão fotovoltaica Um fóton quando incidido sobre um material semicondutor fornece uma energia de hc para os elétrons que se situam na banda de valência.

Leia mais

FICHA TÉCNICA Energia Solar Painéis Fotovoltaicos

FICHA TÉCNICA Energia Solar Painéis Fotovoltaicos FICHA TÉCNICA Energia Solar Painéis Fotovoltaicos Nº Pág.s: 6 nº 04 20. Novembro. 2006 Painéis Fotovoltaicos 01 Uma das tecnologias renováveis mais promissoras e recentes de geração de energia eléctrica

Leia mais

Há um conjunto de dispositivos electrónicos que são designados por díodos. Estes dispositivos têm 3 características fundamentais comuns:

Há um conjunto de dispositivos electrónicos que são designados por díodos. Estes dispositivos têm 3 características fundamentais comuns: Díodos Há um conjunto de dispositivos electrónicos que são designados por díodos. Estes dispositivos têm 3 características fundamentais comuns: Têm dois terminais (tal como uma resistência). A corrente

Leia mais

Protótipos: Conversão Fotovoltaica de Energia Solar

Protótipos: Conversão Fotovoltaica de Energia Solar Protótipos: Conversão Fotovoltaica de Energia Solar Susana Viana LNEG Laboratório Nacional de Energia e Geologia Estrada do Paço do Lumiar, 1649-038 Lisboa, PORTUGAL susana.viana@lneg.pt 1 O Recurso Solar

Leia mais

Análise de Circuitos com Díodos

Análise de Circuitos com Díodos Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica 1 Análise de Circuitos com Díodos Teresa Mendes de Almeida TeresaMAlmeida@ist.utl.pt DEEC Área Científica de Electrónica T.M.Almeida IST-DEEC- ACElectrónica

Leia mais

Unidade 1 Energia no quotidiano

Unidade 1 Energia no quotidiano Escola Secundária/3 do Morgado de Mateus Vila Real Componente da Física Energia Do Sol para a Terra Física e Química A 10º Ano Turma C Ano Lectivo 2008/09 Unidade 1 Energia no quotidiano 1.1 A energia

Leia mais

Fontes de energia convencionais. Quanto resta? Petróleo: 40 125 anos Gás Natural: 65-210 anos Carvão: 250 360 anos Nuclear: 80 300 anos

Fontes de energia convencionais. Quanto resta? Petróleo: 40 125 anos Gás Natural: 65-210 anos Carvão: 250 360 anos Nuclear: 80 300 anos Energia sustentável A Terra à noite Consumo mundial de energia em 2004 foi de 15TW, segundo o Departamento de Energia dos EUA, tendo 86,5% deste valor origem em combuseveis fósseis: petróleo 36,0% + carvão

Leia mais

Esta radiação que atinge o solo é constituída por três componentes:

Esta radiação que atinge o solo é constituída por três componentes: Energia Solar O Sol é a nossa principal fonte de energia, responsável pela manutenção das várias formas de vida existentes na Terra. Trata-se de um recurso praticamente inesgotável e constante, quando

Leia mais

CAPÍTULO 4 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES

CAPÍTULO 4 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES CAPÍTULO 4 DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES INTRODUÇÃO Os materiais semicondutores são elementos cuja resistência situa-se entre a dos condutores e a dos isolantes. Dependendo de sua estrutura qualquer elemento

Leia mais

Transitores CMOS, história e tecnologia

Transitores CMOS, história e tecnologia Transitores CMOS, história e tecnologia Fernando Müller da Silva Gustavo Paulo Medeiros da Silva 6 de novembro de 2015 Resumo Este trabalho foi desenvolvido com intuito de compreender a tecnologia utilizada

Leia mais

Energia Solar Fotovoltaica

Energia Solar Fotovoltaica A energia solar fotovoltaica vai desempenhar um papel cada vez mais relevante na produção de energia eléctrica nas próximas dezenas de anos. A produção actualmente cresce acima de 30%/ano, estimulada por

Leia mais

Diodos. TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica

Diodos. TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica Diodos TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica Sumário Circuitos Retificadores Circuitos Limitadores e Grampeadores Operação Física dos Diodos Circuitos Retificadores O diodo retificador converte

Leia mais

Universidade Eduardo Mondlane FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engª Mecânica

Universidade Eduardo Mondlane FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engª Mecânica Universidade Eduardo Mondlane FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engª Mecânica Tema: Dimensionamento de uma instalação combinada de energia solar e eólica Autor: Quintino, Bernardo Supervisor: Dr.

Leia mais

www.e-lee.net Temática Circuitos Eléctricos Capítulo Teoria dos Circuitos COMPONENTES INTRODUÇÃO

www.e-lee.net Temática Circuitos Eléctricos Capítulo Teoria dos Circuitos COMPONENTES INTRODUÇÃO Temática Circuitos Eléctricos Capítulo Teoria dos Circuitos COMPONENTES INTRODUÇÃO Nesta secção, estuda-se o comportamento ideal de alguns dos dipolos que mais frequentemente se podem encontrar nos circuitos

Leia mais

Luis Filipe Baptista MEMM 2

Luis Filipe Baptista MEMM 2 INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLO CAPÍTULO V Transdutores Optoelectrónicos 2012/2013 Índice do capítulo Introdução Transdutores ópticos Transdutores optoelectrónicos - Absolutos - Incrementais Aplicações industriais

Leia mais

Dispositivos. Junção Metal-Metal V A > V B

Dispositivos. Junção Metal-Metal V A > V B Dispositivos Dispositivos Junção Metal-Metal M t l V A > V B Heterojunções Junção p-n Electrões livres Tipo n Tipo p Átomos doadores Átomos aceitadores Buracos livres Junção p-n Electrões livres Tipo n

Leia mais

INTRODUÇÃO AOS SEMICONDUTORES Extrato do capítulo 2 de (Malvino, 1986).

INTRODUÇÃO AOS SEMICONDUTORES Extrato do capítulo 2 de (Malvino, 1986). INTRODUÇÃO AOS SEMICONDUTORES Extrato do capítulo 2 de (Malvino, 1986). 2.1. TEORIA DO SEMICONDUTOR ESTRUTURA ATÔMICA Modelo de Bohr para o átomo (Figura 2.1 (a)) o Núcleo rodeado por elétrons em órbita.

Leia mais

Fontes Ópticas - Tipos e principais características -

Fontes Ópticas - Tipos e principais características - Fontes Ópticas Tipos e principais características As principais fontes ópticas utilizadas em comunicações ópticas são o LED (light emitting diode) e o LD (Laser diode que funciona segundo o princípio LASER

Leia mais

FEPI Centro Universitário de Itajubá Eletrônica Básica

FEPI Centro Universitário de Itajubá Eletrônica Básica FEPI Centro Universitário de Itajubá Eletrônica Básica Prof. Evaldo Renó Faria Cintra 1 Diodo Semicondutor Polarização Direta e Reversa Curva Característica Níveis de Resistência e Modelos Efeitos Capacitivos

Leia mais

22/Abr/2015 Aula 15. 17/Abr/2015 Aula 14

22/Abr/2015 Aula 15. 17/Abr/2015 Aula 14 17/Abr/2015 Aula 14 Introdução à Física Quântica Radiação do corpo negro; níveis discretos de energia. Efeito foto-eléctrico: - descrições clássica e quântica - experimental. Efeito de Compton. 22/Abr/2015

Leia mais

ESTUDO APLICADO DE UMA EÓLICA

ESTUDO APLICADO DE UMA EÓLICA Temática Energias Renováveis Capítulo Energia Eólica Secção ESTUDO APLICADO DE UMA EÓLICA INTRODUÇÃO Nesta exposição apresentam-se as equações e os conhecimentos necessários para a resolução dos exercícios.

Leia mais

Prof. Rogério Eletrônica Geral 1

Prof. Rogério Eletrônica Geral 1 Prof. Rogério Eletrônica Geral 1 Apostila 2 Diodos 2 COMPONENTES SEMICONDUTORES 1-Diodos Um diodo semicondutor é uma estrutura P-N que, dentro de seus limites de tensão e de corrente, permite a passagem

Leia mais

Sistemas eléctricos e magnéticos

Sistemas eléctricos e magnéticos Sistemas eléctricos e magnéticos A corrente eléctrica como forma de transferência de energia Prof. Luís Perna 2010/11 Geradores de corrente eléctrica Um gerador eléctrico é um dispositivo que converte

Leia mais

Vantagens da Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo

Vantagens da Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo Vantagens da Instalação de Painéis Solares de Tubos de Vácuo Porquê usar o sol como fonte de energia? O recurso solar é uma fonte energética inesgotável, abundante em todo o planeta e principalmente no

Leia mais

CURSO DE TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

CURSO DE TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ COORDENAÇÃO DE ELETRÔNICA - COELE Apostila didática: CURSO DE TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS Apostila didática: ELETRÔNICA INDUSTRIAL, Me. Eng.

Leia mais

NOVOS MATERIAIS E ESTRUTURAS SEMICONDUTORAS

NOVOS MATERIAIS E ESTRUTURAS SEMICONDUTORAS NOVOS MATERIAIS E ESTRUTURAS SEMICONDUTORAS IVAN FREDERICO LUPIANO DIAS a DIAS, I.F.L. Novos materiais e estruturas semicondutoras. Semina, v. 12, n. 4, p.265-274, dez. 1991. RESUMO Novas técnicas de crescimento

Leia mais

Física e Química A. Relatório da actividade prático laboratorial. Relatório realizado por: Adriana Botelho/10ºA Professora: Alcinda Anacleto APL 1.

Física e Química A. Relatório da actividade prático laboratorial. Relatório realizado por: Adriana Botelho/10ºA Professora: Alcinda Anacleto APL 1. Física e Química A Relatório da actividade prático laboratorial Relatório realizado por: Adriana Botelho/10ºA Professora: Alcinda Anacleto APL 1.2 Vila real, 26 de Abril de 2009 Índice Sumário...3 Introdução

Leia mais

É um dispositivo que permite modificar uma tensão alternada, aumentando-a ou diminuindo-a.

É um dispositivo que permite modificar uma tensão alternada, aumentando-a ou diminuindo-a. Prof. Dr. Sérgio Turano de Souza Transformador Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, induzindo tensões, correntes e/ou de

Leia mais

GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA

GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA GERAÇÃO SOLAR FOTOVOLTAICA Pedro Gomes Barbosa Universidade Federal de Juiz de Fora Núcleo de Automação e Eletrônica de Potência Juiz de Fora, MG 36036-900 Brasil email: pedro.gomes@ufjf.edu.br Julho de

Leia mais

Sistema para Optimização da Extracção de Energia de Painéis Solares Fotovoltaicos

Sistema para Optimização da Extracção de Energia de Painéis Solares Fotovoltaicos ENER 05 Conferência sobre Energias Renováveis e Ambiente em Portugal Figueira da Foz, Portugal, 5-7 de Maio de 2005, ISBN: 972-8822-02-02, pp. 1.165-1.170 Sistema para Optimização da Extracção de Energia

Leia mais

Prof. Dr. Jair Urbanetz Junior

Prof. Dr. Jair Urbanetz Junior ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E O DESEMPENHO DO SFVCR DO ESCRITÓRIO VERDE DA UTFPR Prof. Dr. Jair Urbanetz Junior Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Instituto de Engenharia do Paraná - IEP Curitiba

Leia mais

Fundamentos de Engenharia Solar Energia Fotovoltaica parte 1 José R. Simões-Moreira Racine T. A. Prado

Fundamentos de Engenharia Solar Energia Fotovoltaica parte 1 José R. Simões-Moreira Racine T. A. Prado Energia Fotovoltaica parte 1 José R. Simões-Moreira Racine T. A. Prado CEPEL-CRESESB Fundamentos de Engenharia Solar Células fotovoltaicas Células fotovoltaicas Módulo de filme fino Módulo cristalino Schottsolar

Leia mais

ELETRICIDADE SOLAR APOIO INSTITUCIONAL SOBRE O INSTITUTO IDEAL CARTILHA EDUCATIVA

ELETRICIDADE SOLAR APOIO INSTITUCIONAL SOBRE O INSTITUTO IDEAL CARTILHA EDUCATIVA APOIO INSTITUCIONAL ELETRICIDADE SOLAR ISES International Solar Energy Society SOBRE O INSTITUTO IDEAL Criado em 2007, o Instituto Ideal tem o propósito de incentivar junto a governantes, parlamentares,

Leia mais

7 -MATERIAIS SEMICONDUTORES

7 -MATERIAIS SEMICONDUTORES 7 -MATERIAIS SEMICONDUTORES 1 Isolantes, Semicondutores e Metais Isolante é um condutor de eletricidade muito pobre; Metal é um excelente condutor de eletricidade; Semicondutor possui condutividade entre

Leia mais

Energia solar eléctrica (fotovoltaica)

Energia solar eléctrica (fotovoltaica) 1955 Chapin, Fuller, Pearson: 1954 Energia solar eléctrica (fotovoltaica) António Vallera et al. FCUL Dep. Física, CFMC Energia solar eléctrica Exemplos Vale a pena? A energia é pouca O problema: $$...

Leia mais

Diodo semicondutor. Índice. Comportamento em circuitos

Diodo semicondutor. Índice. Comportamento em circuitos semicondutor Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre. (Redirecionado de ) [1][2] semicondutor é um dispositivo ou componente eletrônico composto de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película

Leia mais

FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES

FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES Instituto de Física Gleb Wataghin FABRICAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES Relatório Final de Atividades F809-Instrumentação para Ensino Bernardo Radefeld Meirelles Orientador: Prof. Dr. Francisco das Chagas Marques

Leia mais

MAF 1292. Eletricidade e Eletrônica

MAF 1292. Eletricidade e Eletrônica PONTIFÍCIA UNIERIDADE CATÓICA DE GOIÁ DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA E FÍICA Professor: Renato Medeiros MAF 1292 Eletricidade e Eletrônica NOTA DE AUA II Goiânia 2014 Diodos Retificadores Aqui trataremos dos

Leia mais

1. Materiais Semicondutores

1. Materiais Semicondutores 1. Professor: Vlademir de Oliveira Disciplina: Eletrônica I Conteúdo Teoria Materiais semicondutores Dispositivos semicondutores: diodo, transistor bipolar (TBJ), transistor de efeito de campo (FET e MOSFET)

Leia mais

Energia Solar Fotovoltaica

Energia Solar Fotovoltaica Centro de Pesquisas de Energia Elétrica Energia Solar Fotovoltaica Ricardo Marques Dutra Departamento de Tecnologias Especiais - DTE Introdução Energia Solar Fotovoltaica Histórico Efeito Fotovoltaico

Leia mais

CAPÍTULO 2 DIODO SEMICONDUTOR

CAPÍTULO 2 DIODO SEMICONDUTOR CAPÍTULO 2 DIODO SEMICONDUTO O diodo semicondutor é um dispositivo, ou componente eletrônico, composto de um cristal semicondutor de silício, ou germânio, em uma película cristalina cujas faces opostas

Leia mais

Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Informática

Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Informática Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Informática Francisco Erberto de Sousa 11111971 Saulo Bezerra Alves - 11111958 Relatório: Capacitor, Resistor, Diodo

Leia mais

FÍSICA 12 Marília Peres. A corrente eléctrica é um movimento orientado. só ocorre se houver diferença de potencial.

FÍSICA 12 Marília Peres. A corrente eléctrica é um movimento orientado. só ocorre se houver diferença de potencial. CIRCUITOS ELÉCTRICOS FÍSICA 12 1 CORRENTE ELÉCTRICA A corrente eléctrica é um movimento orientado de cargas eléctricas através de um condutor e só ocorre se houver diferença de potencial. O sentido convencional

Leia mais

Conceitos Básicos para Semicondutores

Conceitos Básicos para Semicondutores Conceitos Básicos para Semicondutores Jacobus W. Swart O modelo do elétrons livre em metais explica várias propriedades dos metais, porém falha completamente na explicação das propriedades de isolantes

Leia mais

PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS MATERIAIS. Vera L. Arantes

PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS MATERIAIS. Vera L. Arantes PROPRIEDADES ELÉTRICAS DOS MATERIAIS Vera L. Arantes Propriedades Elétricas Alguns materiais precisam ser altamente condutores. Ex.: fios para conexões elétricas. Ou precisam ser isolantes. Ex.: o encapsulamento

Leia mais

ANEXO 14- PILHAS DE COMBUSTÍVEL

ANEXO 14- PILHAS DE COMBUSTÍVEL ANEXO 14- PILHAS DE COMBUSTÍVEL 198 Conteúdo 1 Pilha de combustível... 199 1.1 O que é um elemento a combustível... 199 1.2 Princípio de funcionamento... 200 1.3 Tipos básicos de elementos a combustível...

Leia mais

O MÓDULO FOTOVOLTAICO PARA GERADOR SOLAR DE ELETRICIDADE. Autor: Eng. Carlos Alberto Alvarenga solenerg@solenerg.com.br www.solenerg.com.

O MÓDULO FOTOVOLTAICO PARA GERADOR SOLAR DE ELETRICIDADE. Autor: Eng. Carlos Alberto Alvarenga solenerg@solenerg.com.br www.solenerg.com. 1 O MÓDULO FOTOVOLTAICO PARA GERADOR SOLAR DE ELETRICIDADE Autor: Eng. Carlos Alberto Alvarenga solenerg@solenerg.com.br www.solenerg.com.br 1. O MÓDULO FOTOVOLTAICO A célula fotovoltaica é o elemento

Leia mais

Microeletrônica. Germano Maioli Penello. http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/microeletronica%20_%202015-1.html

Microeletrônica. Germano Maioli Penello. http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/microeletronica%20_%202015-1.html Microeletrônica Germano Maioli Penello http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/microeletronica%20_%202015-1.html Sala 5145 (sala 17 do laboratorio de engenharia elétrica) 1 Pauta (14/04/2015) ÁQUILA ROSA FIGUEIREDO

Leia mais

PROPRIEDADES MECÂNICAS, ELÉTRICAS, TÉRMICAS, ÓPTICAS E MAGNÉTICAS DOS MATERIAIS

PROPRIEDADES MECÂNICAS, ELÉTRICAS, TÉRMICAS, ÓPTICAS E MAGNÉTICAS DOS MATERIAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS, ELÉTRICAS, TÉRMICAS, ÓPTICAS E MAGNÉTICAS DOS MATERIAIS Utilização dos metais - Metais puros: cobre para fiação zinco para revestimento de aço alumínio para utensílios domésticos

Leia mais

Procurement de Sistema Fotovoltaicos Capitúlo 2 Versão Draft

Procurement de Sistema Fotovoltaicos Capitúlo 2 Versão Draft Procurement de Sistema Fotovoltaicos Capitúlo 2 Versão Draft Eurico Ferreira S.A. 2 de Maio de 2012 António Luís Passos de Sousa Vieira 070503362 ee07362@fe.up.pt Capítulo 1 Sistemas Fotovoltaicos No presente

Leia mais

Introdução aos semicondutores

Introdução aos semicondutores Introdução aos semicondutores São discutidas as características físicas que permitem distinguir entre um isolador (vidro), um semicondutor (silício) e um bom condutor (metal). A corrente num metal é devida

Leia mais

Teorias da luz. Experiências

Teorias da luz. Experiências Teorias da luz. Experiências Jaime E. Villate Departamento de Física Faculdade de Engenharia Universidade do Porto Exposição na Biblioteca da FEUP 21 de Abril a 13 de Junho de 2005 1 A luz é um fenómeno

Leia mais

DIODO SEMICONDUTOR. íon negativo. elétron livre. buraco livre. região de depleção. tipo p. diodo

DIODO SEMICONDUTOR. íon negativo. elétron livre. buraco livre. região de depleção. tipo p. diodo DIODO SEMICONDUOR INRODUÇÃO Materiais semicondutores são a base de todos os dispositivos eletrônicos. Um semicondutor pode ter sua condutividade controlada por meio da adição de átomos de outros materiais,

Leia mais

Validação Experimental de Modelos de Células Fotovoltaicas

Validação Experimental de Modelos de Células Fotovoltaicas alidação Experimental de Modelos de Células Fotovoltaicas Nuno Mota, italilarinho, Nuno Cláudio, E. Margato,,, F. Sales Rodrigues, Departamento de Engenharia Electrotécnica e Automação nstituto Superior

Leia mais

5º Workshop Técnico 2007 C3P NASA. Energias Renováveis: Factor de Desenvolvimento

5º Workshop Técnico 2007 C3P NASA. Energias Renováveis: Factor de Desenvolvimento 5º Workshop Técnico 2007 C3P NASA Peniche, 7 de Novembro de 2007 Energias Renováveis: Factor de Desenvolvimento O Sol pode ser um recurso? Moura e Amareleja: 2.200 KWh/m2 Soma da irradiação anual global,

Leia mais

Laboratório de Sistemas de Energia. Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos

Laboratório de Sistemas de Energia. Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos Laboratório de Sistemas de Energia Ensaio de Colectores Solares Térmicos e Módulos Fotovoltaicos LSE 05-2013 1 Laboratório de Sistemas de Energia Ensaio de Colectores Solares Térmicos segundo as Normas:

Leia mais

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C -- Profª Elisabete N Moraes SEMICONDUTOR

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C -- Profª Elisabete N Moraes SEMICONDUTOR UNIVERSIDDE TECNOLÓGIC FEDERL DO PRNÁ DEPRTMENTO CDÊMICO DE ELETROTÉCNIC ELETRÔNIC 1 ET74C Profª Elisabete N Moraes UL 2 FORMÇÃO DO DIODO SEMICONDUTOR Em 21 de agosto de 2015. REVISÃO: OPERÇÃO SIMPLIFICD

Leia mais

DIODO SEMICONDUTOR. Conceitos Básicos. Prof. Marcelo Wendling Ago/2011

DIODO SEMICONDUTOR. Conceitos Básicos. Prof. Marcelo Wendling Ago/2011 DIODO SEMICONDUTOR Prof. Marcelo Wendling Ago/2011 Conceitos Básicos O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada

Leia mais

DIODOS. Professor João Luiz Cesarino Ferreira

DIODOS. Professor João Luiz Cesarino Ferreira DIODOS A união de um cristal tipo p e um cristal tipo n, obtém-se uma junção pn, que é um dispositivo de estado sólido simples: o diodo semicondutor de junção. Figura 1 Devido a repulsão mútua os elétrons

Leia mais

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

MÓDULOS FOTOVOLTAICOS Escola de Ciências Departamento de Física Campus de Azurém 4800-058 Guimarães ELECTROMAGNETISMO B MÓDULOS FOTOVOLTAICOS CARACTERÍSTICAS E ASSOCIAÇÕES 2º Ano do Mestrado Integrado em Engenharia Civil 1º

Leia mais

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA MÓDULOS MONOCRISTALINOS SEM MOLDURA - SI-ESF-M-M125-36

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA MÓDULOS MONOCRISTALINOS SEM MOLDURA - SI-ESF-M-M125-36 Solar Innova usa os últimos materiais para a fabricação de seus módulos solar. Nossos módulos são ideais para qualquer aplicativo que usa o efeito fotoelétrico como uma fonte de energia limpa por causa

Leia mais

DISPOSITIVOS A ESTADO SÓLIDO FUNCIONANDO COMO CHAVES ELETRÔNICAS. Impurezas em materiais semicondutores e as junções PN

DISPOSITIVOS A ESTADO SÓLIDO FUNCIONANDO COMO CHAVES ELETRÔNICAS. Impurezas em materiais semicondutores e as junções PN DISPOSITIVOS A ESTADO SÓLIDO FUNCIONANDO COMO CHAVES ELETRÔNICAS Os dispositivos a estado sólido podem ser usados como amplificadores ou como chaves. Na eletrônica de potência, eles são usados principalmente

Leia mais

RELATÓRIO FINAL F 809 (Instrumentação para Ensino) ESTUDO DA BANDA DE GAP EM COMPONENTES ELETRÔNICOS SEMICONDUTORES

RELATÓRIO FINAL F 809 (Instrumentação para Ensino) ESTUDO DA BANDA DE GAP EM COMPONENTES ELETRÔNICOS SEMICONDUTORES RELATÓRIO FINAL F 809 (Instrumentação para Ensino) ESTUDO DA BANDA DE GAP EM COMPONENTES ELETRÔNICOS SEMICONDUTORES Luis Fernando Lamas de Oliveira RA 993963 Orientador: Prof. Leandro Russovski Tessler

Leia mais

Relatório Final F-609 Estudo da 1ª e 2ª Lei de Ohm com riscos de grafite em papel.

Relatório Final F-609 Estudo da 1ª e 2ª Lei de Ohm com riscos de grafite em papel. Relatório Final F-609 Estudo da 1ª e 2ª Lei de Ohm com riscos de grafite em papel. Aluno: Claudecir Ricardo Biazoli, RA: 038074. Orientador: Fernando Iikawa Sumário: 1- Introdução 3 2- Importâncias didática

Leia mais

Transistores de Alta Freqüência

Transistores de Alta Freqüência Transistores de Alta Freqüência Os transistores foram desenvolvidos logo após o final da Segunda Guerra Mundial e eram usados em produtos de consumo. Os primeiros se limitavam a aplicações de som e baixas

Leia mais

Energia Fóton elétron volt (ev)

Energia Fóton elétron volt (ev) (1) Slide 1 Espectro eletromagnético O Espectro Eletromagnético Freqüência Hertz (Hz) Comprimento de Onda metros (m) Energia Fóton elétron volt (ev) Energia Fóton Joule (J) Raios gama Raios X Ultravioleta

Leia mais

Energia, investimento e desenvolvimento económico

Energia, investimento e desenvolvimento económico Energia, investimento e desenvolvimento económico Aníbal Fernandes ENEOP Eólicas de Portugal Mesa Redonda Energia Eólica ERSE, 10 Fevereiro 2010 Prioridades de política energética e benefícios económicos

Leia mais

Banco de questões n.º1

Banco de questões n.º1 Banco de questões n.º1 Tema Terra em transformação Energia Lê o texto seguinte 1 : Introdução A grande diferença entre a nossa civilização e as anteriores é a capacidade de transformar e utilizar energia

Leia mais

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Sistemas Lógicos - Elementos de Electricidade e Electrónica. Pedro Araújo

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Sistemas Lógicos - Elementos de Electricidade e Electrónica. Pedro Araújo UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Sistemas Lógicos - Elementos de Electricidade e Electrónica Pedro Araújo ------------------------------------------------ PRELIMINAR 1 - Introdução A electricidade é um conjunto

Leia mais

AS DIFERENTES TECNOLOGIAS

AS DIFERENTES TECNOLOGIAS Temática Energias Renováveis Capítulo Energia Eólica Secção AS DIFERENTES TECNOLOGIAS INTRODUÇÃO Nesta secção apresentam-se as diferentes tecnologias usadas nos sistemas eólicos, nomeadamente, na exploração

Leia mais

INTRODUÇÃO A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E O SFVCR DO ESCRITÓRIO VERDE DA UTFPR

INTRODUÇÃO A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E O SFVCR DO ESCRITÓRIO VERDE DA UTFPR INTRODUÇÃO A ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA E O SFVCR DO ESCRITÓRIO VERDE DA UTFPR Prof. Jair Urbanetz Junior, Dr. Eng. Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Instituto de Engenharia do Paraná -

Leia mais

VI REGATA DE BARCOS SOLARES

VI REGATA DE BARCOS SOLARES VI REGATA DE BARCOS SOLARES REGULAMENTO O Que é? É uma regata de barcos movidos a energia solar e pretende ser um desafio à construção de protótipos de BARCOS FOTOVOLTAICOS que irão participar numa competição,

Leia mais

PLANIFICAÇÃO MODULAR ANO LECTIVO 2012 / 2013

PLANIFICAÇÃO MODULAR ANO LECTIVO 2012 / 2013 CURSO/CICLO DE FORMAÇÃO: Técnico de Instalações Elétricas DISCIPLINA: Eletricidade / Eletrónica N.º TOTAL DE MÓDULOS: 8 PLANIFICAÇÃO MODULAR ANO LECTIVO 2012 / 2013 N.º 1 30 Corrente Contínua Identificar

Leia mais

Energia, tecnologia e política climática: perspectivas mundiais para 2030 MENSAGENS-CHAVE

Energia, tecnologia e política climática: perspectivas mundiais para 2030 MENSAGENS-CHAVE Energia, tecnologia e política climática: perspectivas mundiais para 2030 MENSAGENS-CHAVE Cenário de referência O estudo WETO apresenta um cenário de referência que descreve a futura situação energética

Leia mais

Cap. 4 - MOS 1. Gate Dreno. Fonte

Cap. 4 - MOS 1. Gate Dreno. Fonte Cap. 4 - MO 1 Fonte ate reno O princípio de funcionamento do transístor de efeito de campo (TEC ou FET, na designação anglo-saxónica) assenta no controlo de uma carga móvel associada a uma camada muito

Leia mais

Energia solar Origens & conversões Prof. Dr. André Sarto Polo

Energia solar Origens & conversões Prof. Dr. André Sarto Polo Energia solar Origens & conversões Prof. Dr. André Sarto Polo Centro de Ciências aturais e Humanas UFABC Fontes Alternativas Espectro solar 1,8 1,6 Irradiância espectral / W.m -2 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6

Leia mais

Máquinas Eléctricas I

Máquinas Eléctricas I I Máquinas Síncronas Luis Pestana Resumo Máquinas Síncronas Generalidades Principio de funcionamento Aspectos construtivos O gerador síncrono em carga com cargas isoladas Curvas de regulação ligado a um

Leia mais

Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos Dimensionamento de sistemas fotovoltaicos Susana Sofia Alves Freitas Relatório de projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Industrial Ramo Engenharia Electrotécnica Projecto realizado sob

Leia mais

Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renováveis (Energia Solar)

Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renováveis (Energia Solar) Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renováveis (Energia Solar) Aymoré de Castro Alvim Filho Eng. Eletricista, Dr. Especialista em Regulação, SRG/ANEEL 10/02/2009 Cartagena de Indias, Colombia Energia

Leia mais

BOLETIM de ENGENHARIA Nº 001/15

BOLETIM de ENGENHARIA Nº 001/15 BOLETIM de ENGENHARIA Nº 001/15 Este boletim de engenharia busca apresentar informações importantes para conhecimento de SISTEMAS de RECUPERAÇÃO de ENERGIA TÉRMICA - ENERGY RECOVERY aplicados a CENTRAIS

Leia mais

UNISANTA Universidade Santa Cecília Santos SP Disciplina: Eletrônica I Próf: João Inácio

UNISANTA Universidade Santa Cecília Santos SP Disciplina: Eletrônica I Próf: João Inácio Exercícios 1 Materiais Semicondutores e Junção PN 1- Em relação à teoria clássica que trata da estrutura da matéria (átomo- prótons e elétrons) descreva o que faz um material ser mal ou bom condutor de

Leia mais

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto TEMA: Distribuição eléctrica na FEUP PROBLEMA: Como é feita a distribuição de energia eléctrica na FEUP ALUNOS: Ana Barros, João Carvalho, Maria Ribeiro,

Leia mais

Célula Solar com Banda Intermediária de Ponto Quântico

Célula Solar com Banda Intermediária de Ponto Quântico Célula Solar com Banda Intermediária de Ponto Quântico Rodrigo M. Pereira Instituto de Física, UFRJ Seminário fora de área 1 o de outubro, 2009 Rodrigo M. Pereira (IF-UFRJ) Célula Solar com Banda Intermediária

Leia mais

Considerações Finais. Capítulo 8. 8.1- Principais conclusões

Considerações Finais. Capítulo 8. 8.1- Principais conclusões Considerações Finais Capítulo 8 Capítulo 8 Considerações Finais 8.1- Principais conclusões Durante esta tese foram analisados diversos aspectos relativos à implementação, análise e optimização de sistema

Leia mais

Reatores Eletrônicos para LEDs de Potência

Reatores Eletrônicos para LEDs de Potência Universidade Federal do Ceará PET Engenharia Elétrica Fortaleza CE, Brasil, Abril, 2013 Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia Elétrica PET Engenharia Elétrica UFC Reatores Eletrônicos

Leia mais

Dimensionamento de Solar T. para aquecimento de Piscinas

Dimensionamento de Solar T. para aquecimento de Piscinas Dimensionamento de Solar T. para aquecimento de Piscinas Pedro Miranda Soares Dimensionamento de Sistemas Solares Térmicos para aquecimento de Piscinas No dimensionamento de colectores solares para aquecimento

Leia mais

Relatório do trabalho sobre medição de temperatura com PT100

Relatório do trabalho sobre medição de temperatura com PT100 Relatório do trabalho sobre medição de temperatura com PT100 Alunos: António Azevedo António Silva Docente: Paulo Portugal Objectivos Este trabalho prático tem como finalidade implementar uma montagem

Leia mais

-2014- CONTEÚDO SEPARADO POR TRIMESTRE E POR AVALIAÇÃO CIÊNCIAS 9º ANO 1º TRIMESTRE

-2014- CONTEÚDO SEPARADO POR TRIMESTRE E POR AVALIAÇÃO CIÊNCIAS 9º ANO 1º TRIMESTRE -2014- CONTEÚDO SEPARADO POR TRIMESTRE E POR AVALIAÇÃO CIÊNCIAS 9º ANO 1º TRIMESTRE DISCURSIVA OBJETIVA QUÍMICA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA Matéria e energia Propriedades da matéria Mudanças de estado físico

Leia mais

Células Solares de Clorofila

Células Solares de Clorofila -1- CBPF-CS-009/11 Células Solares de Clorofila Marcos de Castro Carvalho, Gerson S. Paiva e Gilmar B. A. Júnior Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas Neste trabalho apresentamos uma célula solar que

Leia mais

SOLUÇÃO DE CIRCUITOS COM DIODO

SOLUÇÃO DE CIRCUITOS COM DIODO 08/0/04 UNVERAE ECNOLÓGCA FEERAL O PARANÁ EPARAMENO ACAÊMCO E ELEROÉCNCA ELERÔNCA - E74C -- Profª Elisabete N Moraes AULA 4 MOELO MAEMÁCO O OO EMCONUOR Em 8 de outubro de 04. OLUÇÃO E CRCUO COM OO. Análise

Leia mais

FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO DEPARTAMENTO DE FÍSICA FORMAÇÃO CONTÍNUA 2009

FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO DEPARTAMENTO DE FÍSICA FORMAÇÃO CONTÍNUA 2009 FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DO PORTO DEPARTAMENTO DE FÍSICA FORMAÇÃO CONTÍNUA 2009 Actividades de sala de aula com a calculadora gráfica e sensores, para o 3º ciclo do Ensino Básico e Ensino

Leia mais

Medidas de mitigação de harmônicos

Medidas de mitigação de harmônicos 38 Apoio Harmônicos provocados por eletroeletrônicos Capítulo XII Medidas de mitigação de harmônicos Igor Amariz Pires* A maneira mais comum de mitigar harmônicos é por meio da utilização de filtros. O

Leia mais

1.3. Na figura 2 estão representados três excertos, de três situações distintas, de linhas de campo magnético. Seleccione a opção correcta.

1.3. Na figura 2 estão representados três excertos, de três situações distintas, de linhas de campo magnético. Seleccione a opção correcta. Escola Secundária Vitorino Nemésio Terceiro teste de avaliação de conhecimentos de Física e Química A Componente de Física 11º Ano de Escolaridade Turma C 13 de Fevereiro de 2008 Nome: Nº Classificação:

Leia mais

International Space Station - ISS

International Space Station - ISS International Space Station - ISS International Space Station - ISS Agenda O que é a Estação Espacial Internacional (ISS)? O kit da ISS: Propostas de integração no currículo do 3.º ciclo - Algumas questões

Leia mais

a) Qual a pressão do gás no estado B? b) Qual o volume do gás no estado C

a) Qual a pressão do gás no estado B? b) Qual o volume do gás no estado C Colégio Santa Catarina Unidade XIII: Termodinâmica 89 Exercícios de Fixação: a) PV = nr T b)pvn = RT O gráfico mostra uma isoterma de uma massa c) PV = nrt d) PV = nrt de gás que é levada do e) PV = nrt

Leia mais

EXERCÍCIOS CORRIGIDOS

EXERCÍCIOS CORRIGIDOS Temática Energias Renováveis Capítulo Energia Eólica Secção EXERCÍCIOS CORRIGIDOS INTRODUÇÃO Vamos testar os conhecimentos adquiridos; para o efeito, propõem-se seis exercícios de diferentes dificuldades:

Leia mais

Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020) Luis Silva, ADENE Agência para a Energia

Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020) Luis Silva, ADENE Agência para a Energia Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020) Luis Silva, ADENE Agência para a Energia 6º workshop da Plataforma do Empreendedor AIP-CE, 1 Julho 2010 Índice As novas metas EU para as Renováveis Estratégia

Leia mais

O inglês John A. Fleming, em 16 de novembro de 1904, percebeu que ao se juntar um elemento P a um elemento N, teria a seguinte situação: o elemento P

O inglês John A. Fleming, em 16 de novembro de 1904, percebeu que ao se juntar um elemento P a um elemento N, teria a seguinte situação: o elemento P O inglês John A. Fleming, em 16 de novembro de 1904, percebeu que ao se juntar um elemento P a um elemento N, teria a seguinte situação: o elemento P tem excesso de lacunas; o elemento N tem excesso de

Leia mais

Compensação. de Factor de Potência

Compensação. de Factor de Potência Compensação de Factor de Potência oje em dia, praticamente todas as instalações eléctricas têm associadas aparelhos indutivos, nomeadamente, motores e transformadores. Este equipamentos necessitam de energia

Leia mais

ESTA PROVA É FORMADA POR 20 QUESTÕES EM 10 PÁGINAS. CONFIRA ANTES DE COMEÇAR E AVISE AO FISCAL SE NOTAR ALGUM ERRO.

ESTA PROVA É FORMADA POR 20 QUESTÕES EM 10 PÁGINAS. CONFIRA ANTES DE COMEÇAR E AVISE AO FISCAL SE NOTAR ALGUM ERRO. Nome: Assinatura: P2 de CTM 2012.2 Matrícula: Turma: ESTA PROVA É FORMADA POR 20 QUESTÕES EM 10 PÁGINAS. CONFIRA ANTES DE COMEÇAR E AVISE AO FISCAL SE NOTAR ALGUM ERRO. NÃO SERÃO ACEITAS RECLAMAÇÕES POSTERIORES..

Leia mais