Energia fotovoltaica qual o significado – Glauco Diniz Duarte

Se você acompanha o mercado fotovoltaico já deve ter ouvido falar sobre a tecnologia PERC. Os principais fabricantes de módulos fotovoltaicos empregam essa tecnologia nas últimas gerações dos seus produtos, com eficiências que ultrapassam 19%.

Basicamente a tecnologia PERC consiste em células fotovoltaicas mais finas e fabricadas com uma camada adicional de passivação, que vamos explicar a seguir. Como vantagens, a tecnologia PERC permite obter células fotovoltaicas com menor uso de matéria prima (mais baratas) e de alta eficiência.

Silício cristalino

O silício cristalino (c-Si), nas formas poli ou multicristalina (também conhecida como policristalina) domina o mercado de células fotovoltaicas, com mais de 90% do market share frente às demais tecnologias, incluindo nessas últimas os filmes finos e outros materiais semicondutores. Grande parte do custo de fabricação de células e módulos fotovoltaicos cristalinos reside no processo de obtenção de wafers de silício. Custos associados à quantidade de matéria prima e ao uso de energia na fabricação de wafers são os grandes vilões da indústria do silício cristalino.

Recentemente ocorreram avanços na fabricação de wafers com a introdução do método de serragem por fios diamantados. Esse método possibilita obter 50% mais wafers do que os métodos tradicionais, com a mesma quantidade de matéria prima. Isso significa que wafers mais finos podem ser obtidos tipicamente com espessuras menores do que 200 micrômetros (1 micrômetro é igual a 1 milésimo de milímetro). A consequência imediata disso é a redução dos preços das células e dos módulos fotovoltaicos para o mercado consumidor.

Mas nem tudo é perfeito: a redução da espessura das células de silício reduz a eficiência de conversão, uma vez que as taxas de recombinação de elétrons e lacunas tornam-se mais elevadas (assunto que vamos explicar em outro artigo).

Tecnologia PERC

O significado da sigla PERC varia de acordo com a fonte consultada. Autores referem-se a ela como Passivated Emitter Rear Cell, Passivated Emitter Rear Contact ou Passivated Emitter and Rear Cell. Todas essas denominações têm mais ou menos o mesmo significado. Independentemente do nome utilizado, vamos tentar entender como isso funciona.

A tecnologia PERC representa um grande avanço da indústria além das células cristalinas tradicionais. A tecnologia, entretanto, não é nova – foi desenvolvida há mais de 30 anos na Universidade de South Wales na Austrália, mas somente agora começou a ser empregada comercialmente.

Durante muito tempo os fabricantes estiveram focados na melhoria dos processos de fabricação das células cristalinas tradicionais e tecnologias como a PERC, por um motivo ou outro, ficaram na geladeira. O recente interesse pela técnica PERC foi bastante motivado pela competitividade agressiva entre os fabricantes de células e módulos fotovoltaicos. Fabricantes tentam continuadamente melhorar seus produtos, valendo-se de todos os artifícios e tecnologias possíveis para alcançar eficiências maiores.

Nas figuras a seguir encontramos uma comparação entre as estruturas de uma célula convencional e uma célula PERC. A grande diferença entre as duas é a presença de uma camada de passivação muito fina na parte traseira. A passivação permite o aumento da eficiência da célula com a redução da velocidade de recombinação de elétrons na superfície do silício. Além dessa propriedade elétrica, a passivação também tem um efeito óptico que permite a reflexão da luz no fundo da célula, fazendo com que os raios solares passem mais vezes pelo silício, aumentando a captação de energia da radiação solar.

A tecnologia PERC tem conquistado grande interesse dos fabricantes mundiais. Somente em 2017 foram fabricados mais de 15 GW de módulos PERC. A razão disso é que uma linha de fabricação de células PERC requer a adição de apenas dois processos às linhas de fabricação de células tradicionais. Assim, rapidamente e com baixo investimento os fabricantes conseguem fabricar células PERC mais eficientes do que as convencionais de silício cristalino não passivado. O mercado absorveu bem a tecnologia e módulos PERC já são disponíveis comercialmente em larga escala.