CENTRO UNIVERSITÁRIO FUNDAÇÃO SANTO ANDRÉ FACULDADE DE ENGENHARIA CELSO DANIEL ENGENHARIA ELETRÔNICA ÊNFASE EM ELETRÔNICA INDUSTRIAL

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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO FUNDAÇÃO SANTO ANDRÉ FACULDADE DE ENGENHARIA CELSO DANIEL ENGENHARIA ELETRÔNICA ÊNFASE EM ELETRÔNICA INDUSTRIAL DAVID BERTO FARIAS ESTUDO DO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO SILÍCIO GRAU METALÚRGICO NA FABRICAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS SANTO ANDRÉ

2 DAVID BERTO FARIAS ESTUDO DO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO SILÍCIO GRAU METALÚRGICO NA FABRICAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Relatório apresentado ao Programa de Iniciação Científica do Centro Universitário Fundação Santo André - PIIC Orientador: Prof. Mário Gonçalves Garcia Jr. SANTO ANDRÉ

3 SUMÁRIO 1 Introdução Objetivo Radiação Solar Definição Radiação solar mundial Radiação solar no Brasil Massa de ar Efeito Fotoelétrico e Efeito Fotovoltaico História Silício Quartzo Graus de Pureza Silício Grau Metalúrgico (ou Grau Metálico) Silício Grau Solar como Célula Fotovoltaica (Célula Solar) Processo De Purificação Do Silício Grau Metalúrgico para Silício Grau Solar Ensaios Elétricos em Amostras Resultados Conclusões Biografia...3 2

4 1 Introdução Nos tempos atuais, com o a poluição e o chamado efeito estufa, a busca por fontes renováveis e com o mínimo de agressão ao meio ambiente têm sido foco de diversas pesquisas. O Sol é fonte inesgotável de energia limpa, ou seja, desprovida de emissão de poluentes, devido à radiação emitida que contém diversas faixas de frequência, podendo ser convertida em energia. Parte dessa radiação solar, que atinge a Terra, pode ser utilizada de diversas maneiras, inclusive transformação em energias alternativas como térmica, luminosa, elétrica, etc. Com a tecnologia que temos ultimamente, converter energia solar em energia elétrica é uma atividade relativamente cara e de pouca eficiência em comparação as outras formas de conversão de energia atualmente utilizadas. Os dispositivos utilizados para converter energia solar em energia elétrica são as chamadas Células Fotovoltaicas (células solares), e o principal elemento utilizado é o Silício, segundo elemento mais abundante da natureza (atrás somente do Oxigênio), que é encontrado em diversos materiais e compostos, dentre eles o quartzo, que no Brasil é extremamente abundante. Porém, para utilização como células fotovoltaicas, é necessário um grau de pureza extremamente elevado fazendo com que o processo de fabricação tenha custo elevado. Neste trabalho, será mostrada uma das técnicas existentes para obtenção do elemento Silício Grau Solar a partir da purificação do Silício Grau Metalúrgico para fabricação de células fotovoltaicas. 2 Objetivo Estudo do processo de purificação do elemento Silício Grau Metalúrgico para obtenção de Silício Grau Solar utilizando o método de solidificação controlada a fim de fabricar células fotovoltaicas. 3 Radiação Solar 3.1 Definição A radiação solar é caracterizada pela relação de ondas eletromagnéticas de diversos comprimentos, de infravermelhas (da ordem de 8 10 m 4 10 m ) a ultravioletas (da ordem de ). As ondas que podem ser visualizadas (cores visíveis) compõem uma estreita faixa de frequência, que é onde o Sol despeja maior parte de sua energia. A radiação possui duas componentes, campo magnético e campo elétrico, que são perpendiculares entre si, e é caracterizada pela letra grega ʎ, que pode ser convertida em unidade de frequência pela equação a seguir: c v 3

5 8 Onde c é a velocidade da luz no vácuo ( 3 10 m/ s). O fator da radiação magnética pode também ser caracterizado pela energia do Fóton, que a menor quantidade de energia que pode ser aproveitada, pode ser adicionada ou retirada pelo campo eletromagnético. E hv Onde h é a constante de Planck, que vale ev s. 34 6,63 10 J s ou Figura 1 - Espectro Solar e Energia do Fóton A Terra recebe anualmente 1,5 x 1018 kwh de energia solar, o que corresponde a vezes o consumo mundial de energia neste período. Este fato mostra que a radiação solar é inesgotável fonte energética, havendo um enorme potencial de utilização por meio de sistemas de captação e conversão em outra forma de energia (térmica elétrica etc.). Uma das possíveis formas de conversão da energia solar é conseguida através do efeito fotovoltaico que ocorre em dispositivos conhecidos como células fotovoltaicas. Estas células são componentes optoeletrônicos que convertem diretamente a radiação solar em eletricidade. São basicamente constituídas de materiais semicondutores, sendo o silício o material mais empregado. Na trajetória anual em trono do Sol, o nosso planeta descreve uma trajetória elíptica no plano inclinado de 23,5 em relação ao plano equatorial. Esse ângulo que proporciona as diferentes estações climáticas e faz com que não seja constante a radiação solar numa área especifica a mesma hora do dia em cada dia. 4

6 Figura 2 - Movimento Orbital da Terra em Torno do Sol A radiação solar é composta de ondas de varias frequências, de infravermelhas a ultravioletas. Mas apenas 22% dessa radiação são realmente convertidas em eletricidade pela célula. Antes de atingir a atmosfera terrestre, a radiação solar é composta de aproximadamente 53% de luz invisível (uma pequena parte de luz infravermelha e a maior parte de luz ultravioleta) e 47% de luz visível, que a mesma luz que as plantas utilizam para realizar a fotossíntese. Apenas uma faixa inferior a 1µm é capaz de excitar elétrons numa célula. 5

7 Figura 3 - Espectro da radiação solar Radiação Solar Mundial O mapa da imagem abaixo é muito importante por duas razões. Primeiro, porque ela nos mostra onde no mundo pode fazer melhor uso da energia solar. E segundo, podemos ver que a energia solar tem um potencial muito maior do que imaginamos. Figura 4 - Radiação Solar Mundial 6

8 3.3 - Radiação Solar no Brasil A figura a seguir mostra que o Brasil que condições extremamente favoráveis de obter campos para captação da radiação solar, conforme figura 5, principalmente no Nordeste do país, devido à sua posição geográfica. Figura 5 - Radiação Solar no Brasil 3.4 Massa de Ar Ao adentrar na atmosfera terrestre, a radiação sofre diversas alterações dependendo da espessura da camada de ar e dos gases que estão presentes. Para estimar a quantidade de energia solar que a atmosfera absorve e o quanto pode ser utilizada na conversão em eletricidade, foi elaborada uma técnica para calcular a chamada massa de ar (air mass), a qual dificulta a passagem da radiação até o solo. Neste cálculo, utiliza-se a Linha do Zênite, que é uma linha imaginária perpendicular ao solo que une um ponto fixo no solo com o Sol. Com a trajetória da Terra em torno do Sol, o ponto que se encontra na Terra se move, traçando outra linha imaginária. O ângulo zenital é o ângulo entre a linha de zênite e a nova linha imaginária estabelecida de acordo com a nova posição do Sol em relação à Terra. 7

9 A massa de ar está diretamente relacionada com o ângulo zenital. Internacionalmente, a massa de ar é definida pela sigla AM (air mass) calculada como: AM 1 cos Z Quanto maior o ângulo zenital, maior será a camada de ar que os raios solares têm de atravessar. Os países entre o trópico de câncer e capricórnio são os que possuem menores massas de ar devido aos ângulos azimutais menores. Razão de serem países com maior iluminação e mais quentes. 4 Efeito Fotoelétrico e Efeito Fotovoltaico O efeito fotovoltaico é o surgimento de uma tensão elétrica em um material semicondutor, quando é exposto à luz visível. 4.1 História O efeito fotovoltaico foi observado pela primeira vez pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel em 1839 (utilizando o primeiro componente eletrônico da história), e confundido com o efeito fotoelétrico. O efeito fotoelétrico foi confirmado por Heinrich Hertz em 1887 (recebendo também o nome de efeito Hertz, que não é muito utilizado), e posteriormente explicado por Albert Einstein, em O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto à radiação eletromagnética de frequência alta o suficiente para que os seus fótons energizem os elétrons do material. Essa frequência depende do material. O efeito fotovoltaico e o efeito fotoelétrico estão relacionados, mas são processos diferentes. 5 Silício 5.1 Quartzo O Silício é um elemento proveniente do mineral Quartzo. Os cristais de quartzo estão quase que exclusivamente localizadas no Brasil e, em quantidades menores, em Madagascar, Namíbia, China, África do Sul, Canadá e Venezuela. O Brasil é o único produtor de blocos de quartzo natural com propriedades piezoelétricas (cristal que, quando submetido a uma pressão, gera um campo elétrico, em um eixo transversal àquele onde foi aplicada a pressão, que pode ser coletado como tensão elétrica), especialmente nos estados de Goiás, Minas Gerais e Bahia. Este usado principalmente na produção de ligas de 8

10 Silício para a indústria metalúrgica e para uma pequena produção de silício metálico. 5.2 Graus de Pureza Quando se fala em Silício, utilizam-se três graus de pureza: Silício Grau Metalúrgico (SGM), Silício Grau Solar (SGS) e Silício Grau Eletrônico (SGE). O Silício Grau Metalúrgico, possui grau de pureza de 98 a 99,9%, sua principal aplicação é na utilização de fabricantes de transformadores; o Silício Grau Solar, possui grau de pureza de 99,9999%, que é o utilizado exclusivamente na fabricação de células fotovoltaicas; o Silício Grau Eletrônico, possui grau de pureza 99, %, tendo como aplicação a fabricação de componentes eletrônicos semicondutores. A maior parte do Silício utilizado na fabricação de Silício Grau Solar tem origem do resíduo proveniente da obtenção de Silício Grau Eletrônico. (O SGE será abordado com maiores detalhes no relatório final) Silício Grau Metalúrgico (ou Grau Metálico) Grau de pureza: de 98% a 99,9%. Equação: SiO2(quartzo) + 2C (carvão) Si + 2CO (g) Preço do Silício Grau metálico: U$$2 por kilo. Principais produtores de silício e suas ligas (mil toneladas) País Silício Grau Metalúrgico Silício grau eletrônico China 715 (23%) 5400(68%) 10 EUA Noruega Rússia Brasil 250 (8%) 230 (3%) 0 Outros Japão (19), Alemanha (12), Canada (8), Coreia do Sul (5) Empresas produtoras de SGM no Brasil Empresa Pureza Globe Metals - USA (Camargo Corrêa 98,5 Metais até 2007). Produz t/ano. Pará (ao lado de Tucuruí) Dow Corning - USA (CBCC até 2000), t/ano. MG LIASA ( t/ano). MG 98,5 RIMA. MG 98,5-99,9 MINASLIGAS ( t/ano). MG 98,5-99,9 9

11 5.3 Silício Grau Solar como Célula Fotovoltaica (Célula Solar) O material semicondutor não conduz corrente elétrica por si só, ele é composto por átomos de quatro elétrons na camada de valência, gerando uma rede cristalina. Ao adicionar átomos com cinco elétrons na camada de valência, como o Fósforo, haverá elétrons em excesso que estarão fracamente ligados à estrutura do material. Caso sejam adicionados átomos com três elétrons na camada de valência, como o Boro, haverá falta de elétrons (lacunas) que proporcionam espaço para que outros elétrons possam ocupar e estes mesmos espaços se desloquem pela rede cristalina. Este processo de adicionar outros materiais de diferentes características atômicas é chamado de dopagem. Neste caso o Fósforo é um dopante tipo n, pois forma no semicondutor uma banda com excesso de elétrons, chamada de banda de valência. Já o Boro é um dopante tipo p, formando uma banda carente de elétrons chamada banda de condução. É necessária pouca energia para que os elétrons sejam transferidos para as lacunas, sendo a energia do ambiente suficiente para que haja a migração de quase todos os elétrons. O elemento semicondutor mais utilizado é o Silício, devido a sua fartura na natureza. Mas para que o Silício seja utilizado na aplicação de células fotovoltaicas, é necessário que seja purificado até atingir um grau de pureza de 99,9999%, para que tenha o mínimo de perdas e melhor eficiência. Partindo desse princípio, o Silício é dopando com Fósforo de um lado e Boro do outro, os elétrons livres irão se deslocar para a banda de condução causando um acumulo de cargas tornando-a negativamente carregada. De modo semelhante, as lacunas se deslocam para a banda de valência, tornando-a positivamente carregada. Esse acúmulo de cargas forma um campo elétrico dificultando a circulação de corrente, a qual chamamos de junção PN. Materiais semicondutores possuem uma gap de energia (quantidade de energia necessária para transferência de um elétron para uma lacuna) da ordem de 1eV. Quando a junção PN é exposta a fótons com energia superior ao gap, há excitação dos elétrons da banda de valência para a banda de condução, ou seja, forma pares elétron-lacuna que, onde o campo elétrico é diferente de zero, gera corrente elétrica pela junção PN. Se uma junção PN, como a da Figura 3, for exposta a fótons com energia maior que o gap, ocorrerá a geração de pares elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas serão aceleradas, gerando assim, uma corrente através da junção; este deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial ao qual chamamos de Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades do pedaço de silício forem conectadas por um fio, haverá uma circulação de elétrons. Esta é a base do funcionamento das células fotovoltaicas. 10

12 Figura 6 (a) Junção PN ilustrando região onde acontece o acúmulo de cargas; (b) Campo elétrico resultante da transferência de cargas através da Junção PN Além disso, é importante citar que há fatores limitantes neste processo de conversão de energia da luz em energia elétrica. O primeiro limitador, ao se tentar transformar a luz do Sol em eletricidade, é o espectro de sua radiação. Como foi visto, ele se espalha numa ampla faixa e apenas a parcela com comprimento de onda inferior a aproximadamente 1µm é capaz de excitar os elétrons em células de silício (Figura 2.2.2). Outro fator é o de que cada fóton só consegue excitar um elétron. Portanto, para fótons com energia superior à energia do gap, haverá um excesso de energia que será convertida em calor. Por fim, mesmo para os elétrons excitados, existe uma probabilidade de que estes não sejam coletados, e não contribuam para a corrente. A tecnologia de fabricação de células fotovoltaicas tenta reduzir ao máximo este último efeito. Para células de silício, o limite teórico de conversão de radiação solar em eletricidade é de 27%. Figura 7 - Total de Energia Utilizada pela Célula Fotovoltaica 11

13 6 Processo De Purificação Do Silício Grau Metalúrgico para Silício Grau Solar O processo inovador proposto que está sendo estudado é baseado em três etapas consecutivas: 1. Lixiviação ácida, onde, utilizando-se de combinações de ácidos clorídrico, nítrico, fluorídrico e outros compostos, em condições controladas, consegue-se reduzir ou eliminar vários dos contaminantes inicialmente presentes no SGM, em particular os elementos de transição, como Fe, Al, Ti, Cr, Zr, Mo e outros. A REORG, empresa junta a qual o estudo tem se desenvolvido juntamente com a FINEP no projeto Inova Energia, conseguiu, nos testes realizados em escala semi-piloto, a partir de SGM, com 98.5 % de pureza, somente utilizando esta primeira etapa de lixiviação, chegar a um silício purificado, com % de pureza. As análises do SGM utilizado como matéria prima e o silício obtido após os ensaios de lixiviação ácida podem ser vistas abaixo, Figuras 1 e 2 respectivamente; essas análises foram realizadas por Laboratório credenciado da Universidade de São Paulo. Figura 8 - Análise por FRX de Silício Grau Metalúrgico 12

14 Figura 9 - Análise por FRX de Silício Obtido após Processo de Lixiviação Ácida Figura 10 - Equipamentos utilizados para os ensaios de lixiviação de SGM 2. Solidificação Direcional Controlada, onde se estabelece um gradiente de temperatura entre duas regiões de um metal, promovendo-se a difusão de impurezas para a região de maior temperatura. Neste caso, a região com maior temperatura seria a região superior do forno, deixando o silício na região inferior, onde o mesmo é escoado com velocidade de aproximadamente 5mm/hora. O forno de solidificação controlada foi projetado e construído pela REORG, para a etapa semi-piloto anterior, é o único no Brasil inteiramente nacional e pode ser visto na Figura 4 abaixo. 13

15 Figura 11 - Forno de Solidificação Controlada construído pela REORG para Purificação de Silício Vista de frente Os testes realizados com esse forno mostraram ser possível a purificação do silício utilizando o silício após lavagem ácida (ver acima); desta forma, a partir de silício %, conseguiu-se nesta etapa obter-se silício purificado com pureza acima de %, conforme pode ser verificado pela análise química efetuada por Laboratório credenciado da Universidade de São Paulo mostrada na Figura 5 abaixo (note que na análise por FRX não foi detectado nenhum contaminante no silício; como o FRX tem limitações de detecção da ordem de 50 ppm, estima-se em pelo menos uma pureza acima de % para o silício obtido). Na Figura 6 está mostrado um bloco de silício obtido após o forno de solidificação controlada; blocos de silício como esse darão origem aos wafers, uma vez cortado em finas camadas. 14

16 Figura 12 - Análise por FRX de Silício obtido após processo de solidificação controlada Figura 13 - Bloco de silício obtido em testes com o forno de solidificação controlada construído pela REORG; bloco com dimensões aproximadas de 15 cm x 15 cm x 15 cm, pesando cerca de 8 kg. 3. Reator a plasma, onde se utiliza um jato de plasma, gerado em uma tocha de plasma de arco transferido, a altíssimas temperaturas, para volatilizar elementos que ainda possam estar presentes no Silício, em particular Boro e Fósforo, importantes contaminantes que, caso presentes em certa quantidade, diminuem a eficiência das células solares. O reator a plasma, inteiramente projetado e construído pela REORG, é o único no Brasil e pode ser visto na Figura abaixo. 15

17 Figura 14 - Reator a Plasma para Purificação de Silício construído pela REORG (vista de frente) Os testes realizados em escala semi-piloto com esse reator mostraram ser possível a eliminação quase que completa de Fósforo e Boro, os principais contaminantes que poderiam afetar a performance do Silício Grau Solar. 7 Ensaios Elétricos em Amostras Obram extraídas três amostras de dois diferentes estágios do processo descrito, uma foi extraída após ter passado pelo forno de solidificação controlada, outra amostra após reator de plasma e outra da matéria prima que foi processada. Foram realizados diversos testes elétricos a fim de obter informações sobre sua composição e comportamento diante uma tensão fixa e com diversos níveis de tensão. Amostra n 1 Resultado obtido pelo processo de solidificação direcional controlada. Figura 15 Amostra n 1 Características: Dimensões (mm): A=13,45; B=22,15 C=25,55 Volume (ml): 16 16

18 Massa (g): 16,9989 Densidade (g/l): 1062,433 Amostra n 2 Resultado obtido após processo de plasma no reator construído pela REORG Figura 16 Amostra n 2 Características: Dimensões (mm): A=22,45; B=23,45; C=26,05 Volume (ml): 21 Massa (g): 29,3159 Densidade (g/l): 1395,995 Foi conectada uma ponta fina em cada face do mesmo eixo de cada amostra e adicionada tensão CC nas faces de maior e menor distância entre si. As amostras foram submetidas a diferentes níveis de tensão, com intervalo a fim de medir sua corrente, obter a resistividade (por cálculos) e como essas características se comportam mediante presença de diferentes níveis de tensão. 8 Resultados Resultados Amostra n 1 Tabela 1- Obtidos no Eixo com Menor Distância Entre Pontos Eixo A Tabela 2- Obtidos no Eixo com Maior Distância Entre Pontos Eixo C Tensão (V) Corrente (ma) Resistência (Ω) Tensão (V) Corrente (ma) Resistência (Ω) 2,50 4,50 0,56 2,50 6,40 0,39 5,00 9,50 0,53 5,00 13,30 0,38 7,50 15,10 0,50 7,50 20,90 0,36 10,00 21,20 0,47 10,00 29,80 0,34 12,50 28,30 0,44 12,50 38,80 0,32 15,00 35,90 0,42 15,00 49,10 0,31 17,50 44,80 0,39 17,50 60,90 0,29 17

19 Resistência (Ω) Corrente (ma) 20,00 54,70 0,37 20,00 74,10 0,27 22,50 66,40 0,34 22,50 89,40 0,25 25,00 79,80 0,31 25,00 94,80 0,26 27,50 95,00 0,29 27,50 115,00 0,24 30,00 113,10 0,27 30,00 138,30 0, Comparação dos Eixos - Amostra n ,5 5 7, , , , ,5 30 Tensâo (V) Menor Maior Figura 17 Amplitude da Corrente em Relação à Tensão na Amostra n 1 Neste gráfico é possível observar que a corrente se eleva de curva de acordo com o aumento da tensão e com diferença de 20mA do eixo de maior comprimento com o de menor. 0,6 0,5 0,4 Resistência - Amostra n 1 0,3 0,2 Menor Maior 0,1 0 2,5 5 7, , , , ,5 30 Tensâo (V) Figura 18 - Variação da Resistência em Relação à Tensão na Amostra n 1 2

20 Corrente (ma) Já no gráfico acima, é possível observar que a resistência diminui conforme a tensão aumenta, porém de maneia linear, diferentemente da corrente. Obs.: Na curva do gráfico de maior distância, há certa deformidade na continuidade. No ponto (22.5,89.4), foi retirada a tensão da amostra até que a temperatura da amostra se igualasse à temperatura ambiente, e então, continuado os testes. Isso mostra que a temperatura está diretamente envolvida no rendimento do material. Mas não altera a forma da linha do gráfico. Resultados Amostra n 2 Tabela 3 - Obtidos no Eixo com Menor Distância Entre Pontos Eixo A Tabela 4 - Obtidos no Eixo com Maior Distância Entre Pontos Eixo C Tensão (V) Corrente (ma) Resistência (Ω) Tensão (V) Corrente (ma) Resistência (Ω) 2,50 11,90 0,21 2,50 12,10 0,21 5,00 29,80 0,17 5,00 29,00 0,17 7,50 50,50 0,15 7,50 49,20 0,15 10,00 74,60 0,13 10,00 71,20 0,14 12,50 101,80 0,12 12,50 101,00 0,12 15,00 133,70 0,11 15,00 132,40 0,11 17,50 169,50 0,10 17,50 169,00 0,10 20,00 220,00 0,09 20,00 220,00 0,09 22,50 260,00 0,09 22,50 270,00 0,08 25,00 320,00 0,08 25,00 330,00 0,08 27,50 390,00 0,07 27,50 410,00 0,07 30,00 470,00 0,06 30,00 500,00 0, Comparação dos Eixos - Amostra n Menor Maior ,5 5 7, , , , ,5 30 Tensão (V) Figura 19 - Amplitude da Corrente em Relação à Tensão na Amostra n 1 3

21 Resistência (Ω) No gráfico acima, as curvas se assemelham às da amostra anterior, porém com valores de corrente elevados. 0,25 Resistência - Amostra n 2 0,2 0,15 0,1 Menor Maior 0,05 0 2,5 5 7, , , , ,5 30 Tensâo (V) Figura 20 - Variação da Resistência em Relação à Tensão na Amostra n 1 Neste caso, foi observado que o gráfico da resistência não segue a forma linear e diminui conforme o aumento da tensão. 9 Conclusões Nos ensaios, observou-se a na amostra n 2, obteve densidade 31,4% elevada em relação à amostra n 1. Conectada a tensão elétrica na amostra n 1, o gráfico da corrente que circulava pela amostra manteve uma curva, aumentando conforme a tensão aumentava, e não houve diferença significativa entre os eixos de diferentes comprimentos. Já o gráfico da resistência, manteve a forma linear e diminuindo conforme o aumento da tensão. Mesmo com o a temperatura, a linha do gráfico manteve sua forma e teve diferença aproximada de 0,2Ω de diferença entre os testes das distâncias entre o eixo mais largo (C) e o eixo mais estreito (A). O gráfico da corrente da amostra n 2 obteve curva semelhante ao da amostra n 1, porém com valores elevados com diferença de aproximadamente de +360mA. O gráfico da resistência obteve curvatura acentuada e com maior valor quando submetida e menores tensões, que se estabilizavam conforme a tensão aumentava. Os resultados mostram o efeito provocado pelos contaminantes na eficiência do material. Mesmo com 99,999% de pureza, esse 0,001% de elemento contaminante resultou em diminuição de 31,4% da densidade do material e o tornou menos sensível às diferenças de tensão. Este efeito se dá, provavelmente, pelo este matéria não ser totalmente isolante, devido a 2

22 impurezas intrínsecas contidas em materiais com propriedades semicondutoras. Mas com o método correto de dopagem a quantidade correta utilizada de dopantes, pode resultar numa eficiente forma de obtenção de energia elétrica proveniente da conversão da energia emitida recebida pelo Sol. Como a principal fonte de Silício Grau Solar vem do resíduo da obtenção do Silício Grau Eletrônico, que é tido como desperdício de matéria-prima, sendo desenvolvidas técnicas para melhorar a eficiência da produção de componentes eletrônicos. Purificar o Silício Grau Metálico é uma ótima alternativa tanto para dispensar a total dependência da indústria de componentes, como abre a possibilidade de transformar o Brasil num pais fabricante suas próprias células solares com menor custo, e com o avanço e estudos de novas tecnologias, é possível eliminar grande porcentagem de dependência de combustíveis fosseis e hidrelétricas, que são a forma de conversão de energia mais utilizada na Brasil, evitando impactos ambientais. 10 Biografia Electronica. Efeito Fotovoltaico, Disponível em: Acessado em: 20/04/2013 Electronica. Energia Solar, Disponível em: Acessado em: 20/04/2013 DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral. Quartzo, Disponível em: =7405 Acessado em: 26/04/2013 VILLALVA, Marcelo Gradella. Energia Solar Fotovoltaica Conceitos e Aplicações. São Paulo: Editora Érica, GTES, Grupo de Trabalho de Energia Solar. Manual de Engenharia Para Sistemas Fotovoltaicos. Rio de Janeiro: Edição Especial, MEI, Paulo Roberto. Purificação De Silício Metalúrgico Nacional Para Produção De Células Solares. São Paulo: 2012 Solar Cells, Fuel and Batteries Stanford University Course by Bruce Clemens: Obtido do site no dia 01/10/2013 3