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O que faz esses portadores de carga elétrica se movimentarem?

Os íons fixos próximos à junção pn geram um campo elétrico na direção oposta à difusão, o que gera, também, uma corrente de desvio. Em equilíbrio, a corrente de difusão é balanceada pela corrente de desvio, de modo que a corrente líquida é zero, nessas condições, uma barreira potencial é estabelecida na junção pn . À medida que a radiação solar atinge a célula, a contribuição de energia dos fótons é absorvida pelos elétrons que podem romper suas ligações, produzindo, então, pares de elétrons-“holes”. Esses portadores de carga são empurrados pelo campo elétrico e conduzidos por meio da junção pn. Se uma carga externa estiver conectada, uma corrente elétrica e uma diferença de potencial entre os terminais da célula serão estabelecidas.
Quando a radiação solar incidente na forma de fótons atinge o material semicondutor, tais fótons são capturados pelos elétrons livres, resultando em maior conteúdo de energia e se um valor limiar chamado “gap” é excedido, os elétrons podem quebrar suas ligações e circular a partir desse material. Esse fluxo de elétrons gera uma diferença de potencial entre os terminais e, mediante a aplicação de um campo elétrico no semicondutor, os elétrons se movem na direçtão do campo, gerando uma corrente elétrica.

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Quais são os portadores de carga elétrica que se movimentam?

As células fotovoltaicas são os dispositivos base usados para converter a radiação solar em energia elétrica a partir do efeito fotovoltaico. A arquitetura base das células fotovoltaicas segue o princípio da união de duas regiões semicondutoras com diferentes concentrações de elétrons, e, assim sendo, esses materiais podem ser do tipo n, ou seja, aqueles que possuem excesso de elétrons, ou tipo p, que são semicondutores com um excesso de cargas positivas, todavia, em ambos os casos, o material é eletronicamente neutro. Quando ambas as regiões, p e n, entram em contato a partir do fechamento do circuito elétrico, o excesso de cargas positivas flui da região p e dos elétrons da região n através da junção pn, esse movimento de cargas é chamado de corrente de difusão.

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E como funciona o sistema fotovoltaico?

A luz do sol é absorvida pelas chamadas células fotovoltaicas, pequenas estruturas que formam os painéis solares que são afixados em locais onde haja maior incidência solar. Essas células são formadas de silício (Si), um dos elementos químicos mais comuns no planeta e ótimo semicondutor.
A luz que chega nas células fotovoltaicas é carregada de fótons, partículas que são constantemente irradiadas a partir do sol. Os fótons reagem com essas células e estimulam os elétrons presentes no silício, fazendo com que estes se movimentem. A eletricidade é gerada a partir deste deslocamento dos elétrons, num fenômeno conhecido como efeito fotovoltaico.
Assim, a energia fotovoltaica produzida pelo painel solar é transmitida para um dispositivo chamado inversor solar, que transforma a corrente elétrica contínua (CC) em corrente alternada (CA). Desta forma, a eletricidade pode ser usada como parte integrante da rede elétrica local, por meio dos aparelhos eletrônicos, máquina de lavar, bomba de aquecedor solar e outros.

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Efeito Fotoelétrico energia solar

Por que esse processo é caracterizado como processo de eletrização?

Quando um certo tipo de luz (energia luminosa) de freqüência f atinge a superfície de um metal eletricamente neutro, observa-se que o metal passa a emitir elétrons e em decorrência disso, eletriza-se positivamente quando isolado.
Esse fenômeno, descoberto por Hertz em 1887, é denominado efeito fotoelétrico.
O funcionamento da energia solar fotovoltaica é baseado no fenômeno que ocorre quando partículas de luz solar (fótons) colidem com os átomos de silício presentes no painel solar, gerando um deslocamento dos elétrons, que cria uma corrente elétrica contínua, chamada de energia solar fotovoltaica.