Dispositivos semicondutores - Células fotovoltaicas
Uma célula fotovoltaica básica consiste em um semicondutor do tipo n e um semicondutor do tipo p formando uma junção pn. A parte superior é extensa e transparente, geralmente exposta ao sol. Esses diodos ou células são excepcionais que geram uma voltagem quando expostos à luz. As células convertem a energia da luz diretamente em energia elétrica.
A figura a seguir mostra o symbol of photovoltaic cell.
Funcionamento de uma célula fotovoltaica
A construção de uma célula fotovoltaica é semelhante à de um diodo de junção PN. Não há fluxo de corrente através do dispositivo quando nenhuma luz é aplicada. Neste estado, a célula não será capaz de gerar corrente.
É essencial polarizar a célula adequadamente, o que requer uma boa quantidade de luz. Assim que a luz é aplicada, um estado notável do diodo de junção PN pode ser observado. Como resultado, os elétrons adquirem energia suficiente e se separam dos átomos pais. Esses pares elétron-lacuna recém-gerados na região de depleção cruzam a junção.
Nessa ação, os elétrons se movem para o material do tipo N devido à sua concentração normal de íons positivos. Da mesma forma, os buracos penetram no material do tipo P devido ao seu conteúdo de negativa. Isso faz com que o material do tipo N assuma instantaneamente uma carga negativa e o material P assuma uma carga positiva. A junção PN então fornece uma pequena tensão como resposta.
Características de uma célula fotovoltaica
A figura a seguir à esquerda, mostra uma das características, um gráfico entre a corrente reversa (I R ) e a iluminação (E) de um fotodíodo. O IR é medido no eixo vertical e a iluminação é medida no eixo horizontal. O gráfico é uma linha reta passando pela posição zero.
ou seja, I R = mE
m = inclinação da linha reta do gráfico
O parâmetro m é a sensibilidade do diodo.
A figura à direita mostra outra característica do fotodíodo, um gráfico entre a corrente reversa (I R ) e a tensão reversa de um fotodíodo. É claro no gráfico que, para uma dada tensão reversa, a corrente reversa aumenta à medida que a iluminação aumenta na junção PN.
Essas células geralmente fornecem energia elétrica para um dispositivo de carga quando a luz é aplicada. Se uma tensão maior for necessária, o conjunto dessas células é usado para fornecer a mesma. Por esse motivo, as células fotovoltaicas são usadas em aplicações onde altos níveis de energia luminosa estão disponíveis.