Qual é o efeito fotovoltaico?
O efeito fotovoltaico é o processo pelo qual a corrente elétrica na forma de tensão é criada quando a radiação eletromagnética é exposta a um determinado material. Usando células solares, o efeito fotovoltaico ocorre quando comprimentos de onda muito curtos da luz solar impactam a matéria e os elétrons ficam excitados. A radiação eletromagnética é emitida pelo painel solar e coletada por outro material. Essa ejeção de elétrons resulta no aumento da tensão, criando energia que pode ser armazenada em uma célula da bateria para uso posterior. Dois eletrodos são usados para coletar a tensão, que pode ser transferida para a rede elétrica.
Diferentes tipos de radiação eletromagnética causam diferentes níveis de exposição nas células solares como resultado da frequência. A luz visível cria o efeito fotovoltaico quando afeta os metais alcalinos, a luz ultravioleta em outros metais, com luz ultravioleta extrema sendo usada para não metais. Este conceito foi observado pela primeira vez em 1902 por Philipp Eduard Anton von Lenard, quando descobriu que cores diferentes da luz, também conhecidas como frequência, emitem níveis diferentes de elétrons. Anteriormente, a teoria das ondas de luz por James Clerk Maxwell afirmava que a intensidade da radiação criaria energia proporcional de elétrons. Essa nova teoria explicou que os fótons eram responsáveis pela criação da ejeção de elétrons e funcionavam como partículas individuais, e não como ondas constantes.
O físico AE Becquerel reconheceu o conceito do efeito fotovoltaico da luz solar em 1839, mas seu entendimento era limitado. Em 1883, Charles Fritts construiu a primeira célula solar, usando um semicondutor de selênio revestido por uma fina camada de ouro. Esse primeiro uso de uma célula solar foi apenas um por cento eficiente. Não foi até 1954 que a Bell Laboratories desenvolveu uma maneira prática de aproveitar a energia solar.
A maneira como o efeito fotovoltaico é aproveitado usando células solares é muito básico. Essencialmente, os fótons da luz solar impactam o painel solar e são absorvidos pelo material. Os elétrons carregados negativamente dentro do material são arrancados dos átomos, que então produz eletricidade. Essa situação é controlada permitindo que os elétrons se movam em apenas uma direção no painel, causando uma ação inversa na qual partículas carregadas positivamente fluem na direção oposta. Com essas duas ações, uma corrente direta de eletricidade pode ser aproveitada a partir da reação eletromagnética.
O efeito fotovoltaico é essencial para vários processos na vida moderna. Além da criação de energia para fins gerais, as células solares são essenciais para as naves espaciais usadas pela NASA e outras agências espaciais. Além disso, os princípios da tecnologia são utilizados em câmeras digitais na forma de dispositivos com carga acoplada, bem como em eletroscópios que identificam eletricidade estática.