A célula fotovoltaica é o principal componente responsável por converter a luz do sol em energia elétrica. Também conhecida como célula solar, ela é a unidade básica que compõe os módulos presentes em um sistema de geração de energia solar. Quando várias células são agrupadas, elas formam os painéis que vemos instalados em telhados e terrenos.
Essa atividade de conversão direta da luz em eletricidade é a base de funcionamento da energia solar fotovoltaica, o que permite que qualquer residência ou empresa tenha um sistema solar para gerar sua própria energia e reduzir os custos na conta de luz.
Neste conteúdo, você vai entender como funciona essa tecnologia, quanto custa uma célula solar, quanto tempo dura esse sistema, as vantagens da célula solar para empresas e residências, e muito mais. Continue a leitura e tire suas dúvidas.
Como funciona uma célula fotovoltaica?
Conforme visto, a célula fotovoltaica faz com que a luz do sol se transforme em eletricidade mediante um processo físico-químico. Veja, de forma simples, como isso acontece:
- A luz do sol atinge a superfície da célula fotovoltaica;
- Os fótons da luz transferem energia para os átomos e liberam elétrons no material semicondutor;
- Os elétrons se movimentam e criam uma corrente elétrica contínua;
- Condutores internos direcionam essa corrente e formam um fluxo utilizável de energia;
- O inversor do sistema transforma essa corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA), pronta para uso na rede elétrica.
Qual a diferença entre efeito fotovoltaico x efeito fotoelétrico?
Mesmo que ambos estejam relacionados à interação com a luz com os materiais de conversão, cada um tem aplicações diferentes.
O efeito fotoelétrico acontece quando a luz incide sobre um material e libera elétrons, geralmente usado em sensores e dispositivos eletrônicos.
Por outro lado, o efeito fotovoltaico também libera elétrons com a incidência da luz, mas gera uma diferença de potencial elétrico, capaz de produzir corrente elétrica contínua. É esse fenômeno que permite que a célula fotovoltaica converta luz solar em energia elétrica utilizável.
Qual a diferença entre um coletor solar e uma célula fotovoltaica?
O coletor solar e a célula fotovoltaica também utilizam a luz do sol, mas de formas diferentes.
O coletor transforma a energia solar em calor, usado para aquecer água em residências e empresas.
No caso da célula fotovoltaica, ela converte a luz solar em eletricidade, por meio do efeito fotovoltaico. Ou seja, enquanto o coletor solar gera energia térmica, o sistema fotovoltaico gera energia elétrica para atender diferentes necessidades dentro do uso de fontes renováveis.
Quanto gera uma célula fotovoltaica?
A quantidade de energia que uma célula fotovoltaica gera depende de diversos fatores, como a irradiação solar local, o tipo de módulo e as condições de instalação.
Uma única célula não é capaz produzir muito (em watts). Porém, ela trabalha em conjunto com outras células no módulo, que normalmente têm potência entre 450 W e 550 W.
Além disso, a geração também depende da:
- Eficiência da placa;
- Irradiação solar disponível;
- Inclinação correta dos módulos.
Esses critérios também dependem do tipo de placa solar, e aqui, vamos abordar duas:
- Monocristalinas — eficiência média de 18% a 21%. Têm um melhor desempenho em locais com menor incidência solar e em temperaturas mais altas;
- Policristalinas — eficiência média de 13% a 18%. São mais acessíveis, porém menos eficientes em comparação às monocristalinas.
Vejamos um exemplo prático. Se considerarmos a radiação média de 4,48 kWh/m²/dia em São Paulo, conforme dados do CRESESB, podemos fazer um cálculo prático. Para isso, vamos precisar da fórmula:
- Potência × Radiação média × Eficiência × Perdas.
Utilizamos uma taxa de perdas de 80% (ou fator 0,8), que já considera sujeira, aquecimento e perdas elétricas comuns no sistema. No caso de uma placa policristalina de 550 W e eficiência média de 17%, o cálculo fica:
- 550 × 4,48 × 0,17 × 0,8 = 335,16 Wh/dia.
Ou seja: a placa policristalina de 550 W gera, aproximadamente, 335 Wh por dia.
Agora, uma placa monocristalina de 550 W, com eficiência de 20%, gera:
- 550 × 4,48 × 0,20 × 0,8 = 393,47 Wh/dia.
Ou seja, aproximadamente 393 Wh por dia. Isso significa que, nas mesmas condições, a placa monocristalina gera cerca de 17% mais energia do que a policristalina.
Quanto tempo dura uma célula fotovoltaica?
Em geral, uma célula fotovoltaica tem vida útil média de 25 a 30 anos e mantém cerca de 80% de sua capacidade original após esse período.
Quanto custa uma célula solar?
O custo de uma célula solar isolada não é comercializado de maneira direta, já que elas são vendidas em conjunto no módulo fotovoltaico.
Mas, atualmente, o preço de uma placa solar varia de R$ 800 a R$ 1.500, a depender do tipo de placa solar, da potência (geralmente entre 450 W e 550 W), da tecnologia (monocristalina ou policristalina) e do fabricante.
Alguns fatores podem impactar os valores, como o câmbio, demanda, incentivos fiscais e custos logísticos.
Quais são os tipos de células fotovoltaicas?
Atualmente, existem diferentes tipos de células fotovoltaicas, cada uma desenvolvida para atender perfis e demandas energéticas específicas.
Compreender as características de cada modelo é fundamental para escolher a melhor solução, seja para residências ou empresas, seja até mesmo para veículos elétricos. Confira a seguir os principais tipos!
Células de silício cristalino (1ª geração)
Essa é a tecnologia mais utilizada no mundo. As células são produzidas a partir de cristais de silício altamente purificados, o que garante excelente desempenho na conversão da luz solar em energia elétrica.
Além de oferecer alta durabilidade e eficiência, essas células são reconhecidas pela estabilidade e confiabilidade.
Silício monocristalino (Mono-Si)
Feito a partir de um único cristal de silício ultrapuro. Essa tecnologia proporciona alta eficiência, entre 18% e 21%, ocupa menos espaço e oferece excelente desempenho mesmo em locais com pouca incidência de luz.
Silício policristalino (Poly-Si)
Produzido a partir da fusão de vários cristais de silício, apresenta um processo de fabricação mais simples, o que reduz o custo. Sua eficiência varia de 13% a 18%, e é uma ótima opção para quem busca equilíbrio entre desempenho e investimento.
Células de filme fino (2ª geração)
As células de filme fino são fabricadas com materiais fotovoltaicos aplicados em camadas muito finas sobre superfícies flexíveis ou rígidas. Apesar de terem eficiência menor do que as de silício, são mais leves, discretas e versáteis.
Em geral, são indicadas para projetos onde o fator estético, peso ou superfícies diferenciadas são relevantes. Sua eficiência varia entre 7% e 16%.
Conheça os tipos de células de filme fino.
Silício amorfo (a-Si)
Utiliza silício em estado não cristalino. Tem menor custo e flexibilidade, ou seja, é ideal para aplicações de pequeno porte, como gadgets e fachadas.
Telureto de cádmio (CdTe)
Oferece baixo custo de fabricação e boa resistência a altas temperaturas. Apesar do uso de materiais ser menos abundante, tem se destacado em grandes usinas.
Cobre, índio, gálio e selênio (CIS/CIGS)
Apresenta melhor desempenho entre os filmes finos, com maior eficiência e flexibilidade. Ela também permite aplicações variadas, inclusive em superfícies curvas.
Orgânicas (OPV)
São feitas com materiais orgânicos e oferecem leveza, flexibilidade e design diferenciado. Ainda estão em desenvolvimento, mas prometem um grande crescimento no mercado nos próximos anos.
Células de nova geração (3ª geração)
As células fotovoltaicas de terceira geração são fruto de tecnologias emergentes que buscam superar limitações de custo, eficiência e impacto ambiental das gerações anteriores. Muitas delas ainda estão em fase de desenvolvimento ou aprimoramento.
Mas o grande diferencial é que utilizam materiais inovadores, com potencial para transformar o futuro da energia solar. Vamos conhecer suas variações!
Células de perovskita
Têm alto potencial de eficiência, custos menores de produção e fácil fabricação. Ainda passam por melhorias em durabilidade e estabilidade.
Células tandem
Combinam diferentes materiais para aproveitar melhor o espectro solar, o que aumenta a eficiência além dos limites tradicionais.
Células de ponto quântico
Utilizam nanopartículas capazes de absorver diferentes comprimentos de onda da luz para trazer mais flexibilidade no design e na aplicação.
Células orgânicas avançadas
Uma evolução das OPVs, essas células estão em fase de aprimoramento para oferecer melhor desempenho, baixo custo e grande flexibilidade.
Eficiência das células fotovoltaicas
Basicamente, a eficiência de uma célula fotovoltaica representa a capacidade que ela tem de converter a luz solar em eletricidade. Em termos práticos, é a porcentagem da energia solar que incide sobre o painel e que se transforma efetivamente em energia elétrica utilizável.
Quanto maior essa taxa for, mais energia o sistema gera com a mesma quantidade de luz solar. Mas, essa eficiência não depende apenas da tecnologia da célula. Vários fatores externos e internos influenciam diretamente no desempenho do sistema:
- Qualidade e pureza dos materiais;
- Temperatura ambiente (quanto maior, menor a eficiência);
- Grau de sombreamento sobre os módulos;
- Orientação e inclinação do painel em relação ao sol;
- Acúmulo de sujeira, poeira ou resíduos sobre as placas;
- Desgaste natural dos componentes ao longo do tempo.
Atualmente, as eficiências médias variam de acordo com o tipo de célula fotovoltaica. As de silício monocristalino, como vimos, apresentam os melhores índices, entre 18% e 21%, e são ideais para espaços menores — como falamos acima.
Já as de silício policristalino oferecem eficiência entre 13% e 18%, com ótimo custo-benefício em projetos com maior área disponível.
Por sua vez, as de filme fino variam de 7% a 16% e são mais indicadas para projetos onde estética, leveza ou superfícies não convencionais são prioridades.
As células de nova geração, como as de perovskita, já alcançam eficiências laboratoriais acima de 25%, mas ainda estão em processo de aprimoramento para estabilidade e durabilidade.
Porém, é fundamental destacar: a eficiência não é o único fator na escolha de um sistema solar. É preciso avaliar também a durabilidade dos equipamentos, o custo, o espaço disponível e a qualidade da assistência técnica.
Na prática, o melhor sistema é aquele que equilibra:
- Tecnologia;
- Investimento;
- As reais necessidades do seu projeto.
Comparativo entre as eficiências dos diferentes tipos de célula fotovoltaica
| Tipo de Célula Solar | Eficiência | Características |
| Silício Monocristalino | 18% a 21% | Alta performance; ideal para espaços reduzidos e máxima geração. |
| Silício Policristalino | 13% a 18% | Ótimo custo-benefício; indicado para áreas com mais espaço disponível. |
| Filme Fino | 7% a 16% | Menor rendimento; flexível; bom desempenho em altas temperaturas. |
| Perovskita e nova geração (P&D) | Superior a 25% (laboratorial) | Tecnologia promissora; ainda em desenvolvimento para uso comercial. |
Aplicações das células fotovoltaicas
Conforme você viu até aqui, as células fotovoltaicas estão presentes em diferentes soluções energéticas, desde as mais comuns, como sistemas residenciais e comerciais, até usos especializados.
Logo, a aplicação mais conhecida é a geração de energia em sistemas on-grid, que fica conectada à rede elétrica, e que garante economia na conta de luz.
Também são muito usadas em sistemas off-grid, que funcionam de forma independente, geralmente em locais sem acesso à rede pública ou como backup contra quedas de energia.
Além disso, definir a qualidade das células é importante até para carregadores de carros elétricos, baterias antiapagão e dispositivos portáteis. Portanto, defina suas necessidades específicas de espaço, investimento e demanda energética. Entenda abaixo!
Sistemas residenciais e comerciais on-grid
É a solução mais comum. Utiliza, principalmente, células de silício monocristalino ou policristalino, que oferecem alta eficiência e ótimo custo-benefício. É ideal para quem busca suprir até 100% da demanda energética, mas com conexão com a rede elétrica.
Sistemas off-grid (isolados da rede)
Ela é mais indicada para áreas remotas, chácaras, sítios e locais sem acesso à rede elétrica. O sistema off-grid combina módulos fotovoltaicos e baterias para garantir total autonomia. Também serve como sistema anti apagão em apartamentos e empresas.
Aqui também são indicadas as células de silício monocristalino ou policristalino.
Carregadores para carros elétricos
Perfeito para quem busca sustentabilidade e autonomia veicular. Podem funcionar integrados a sistemas fotovoltaicos, que geralmente usam placas de silício monocristalino para ter maior geração em menos espaço.
Soluções portáteis e dispositivos específicos
Aplicações como luminárias solares, mochilas com carregador, equipamentos de camping e sinalização remota utilizam, principalmente, células de filme fino, pela leveza, flexibilidade e resistência.
Quais são os perigos da célula fotovoltaica caseira?
Montar uma célula fotovoltaica caseira pode até parecer uma alternativa econômica, mas pode oferecer riscos sérios.
A falta de materiais certificados, isolamento adequado e testes técnicos pode gerar problemas como:
- Curtos-circuitos;
- Incêndios;
- Choques elétricos;
- Baixa eficiência na geração de energia.
Além disso, esses sistemas não contam com garantias, não têm vida útil comprovada e não seguem normas de segurança elétrica, o que pode colocar em risco a sua vida, das pessoas ao redor e até mesmo o seu patrimônio.
Por isso, investir em um sistema profissional é a escolha mais segura e inteligente. A Descarbonize oferece soluções completas, seguras e de alta performance.
São equipamentos certificados, com qualificação AAA pela PV Tech, durabilidade de até 30 anos e assistência técnica especializada.
Assim, você garante economia na conta de luz, segurança total e tranquilidade no seu dia a dia.
Qual o impacto ambiental das células fotovoltaicas?
As células fotovoltaicas são feitas, principalmente, de silício, vidro, alumínio e metais semicondutores, cuja extração e fabricação podem gerar emissões. Porém, a pegada de carbono é rapidamente compensada pela geração contínua de energia limpa durante sua vida útil, que supera 25 anos.
A expectativa é que sistemas de energia fotovoltaicas evitem 6 bilhões de toneladas de CO₂ até 2050, o que equivale a tirar de circulação todos os automóveis, movidos à combustão, da Terra por um ano.
No final das contas, os materiais são altamente recicláveis, o que reduz resíduos. Assim, o balanço energético é extremamente positivo, o que promove mais sustentabilidade e reduz emissões globais.
Quais são as vantagens dos painéis solares e células fotovoltaicas?
As vantagens da energia solar envolvem sustentabilidade, autonomia e diversos incentivos para produzir energia solar no Brasil. Confira algumas delas!
Economia e autonomia energética
Gerar sua própria energia permite reduzir drasticamente o valor da sua conta de luz, com maior autonomia em relação à rede elétrica e proteção contra reajustes tarifários da ANEEL.
Sustentabilidade e baixo impacto ambiental
Os tipos de energia solar atuais utilizam uma fonte limpa, inesgotável e renovável. A geração não emite poluentes e reduz significativamente a pegada de carbono.
Alta durabilidade e valorização do imóvel
Os sistemas têm vida útil de até 30 anos, exigem pouca manutenção e ainda aumentam o valor do imóvel em até 10% devido à geração de energia sustentável.
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Como implementar célula voltaica na sua casa ou empresa?
Para adotar energia solar, é fundamental ter um projeto personalizado, que considere as necessidades do imóvel, consumo e características do local.
Mas não é só isso. Veja os passos necessários para a implementação, que deve ser realizada por uma empresa certificada a operar nesse setor, como a Descarbonize.
- Análise de viabilidade e consumo: avaliamos o histórico de consumo e as condições do telhado ou terreno, além dos tipos de placa solar mais adequados;
- Elaboração do projeto técnico: calculamos o dimensionamento, defina os equipamentos e defina a potência necessária das placas solares para suprir sua demanda energética;
- Instalação dos equipamentos: montagem dos painéis, inversores, estruturas e cabeamentos, com respeito às normas técnicas para garantir segurança e eficiência em todo o processo;
- Conexão com a rede e homologação: validamos, junto à distribuidora, a ativação do sistema para iniciar a compensação de créditos de energia gerada.
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