Célula Fotovoltaica - Transformação de energia luminosa

Célula Fotovoltaica – Transformação de energia luminosa em energia elétrica
Célula Fotovoltaica - Transformação de energia luminosa em energia
elétrica
A. Oliveira, F. Cardoso, K. Oliveira, K. Dardin, M. Blasio, R. Barboza, R. Cassiano,
R. Monteiro, R. Gagliotti e V. Milani
Orientador: Prof. Dr. Fernando Carlos Giacomelli (CCNH)
Campus Santo André
Resumo
A obtenção de energia barata e renovável é uma das grandes preocupações da
sociedade contemporânea. Apesar de contarmos com o maior potencial de energia
disponível, o sol, tal potencial não é inteiramente aproveitado. Este projeto visou a
construção de células solares baseadas no modelo de Grätzel para verificar a
transformação de energia luminosa em energia elétrica.
INTRODUÇÃO
OBJETIVO
O Sol, como qualquer estrela, gera muita
energia e parte dessa energia é irradiada
para a Terra. Porém, pouquíssimo deste
potencial é utilizado, pois o custo para a
transformação dessa energia é elevado [1].
Uma forma de aproveitar o recurso solar é a
utilização de células fotovoltaicas, ou
módulos fotovoltaicos (módulos são grupos
de células conectadas e reunidas em uma
estrutura) [2] que podem ser feitos de
materiais
semicondutores,
fator
que
encarece sua produção.
Porém, existe uma forma de produzir
células fotovoltaicas baseadas em corantes
sintéticos, conhecida como célula de
Grätzel, a qual utiliza na sua fabricação
dióxido de titânio (TiO2) que é encontrado
em reservas minerais brasileiras. Neste tipo
de célula, a energia solar é diretamente
utilizada na produção de energia elétrica,
diferentemente da fotossíntese, que utiliza a
energia para a produção de açúcar. [3] A
produção deste tipo de célula foi estudada
e testada neste experimento.
Verificar a transformação de energia
luminosa em energia elétrica através da
construção de uma célula fotovoltaica.
METODOLOGIA
A preparação da célula fotovoltaica foi
divida em três partes: preparação do
eletrodo negativo, preparação do eletrodo
positivo e montagem final.
Passo 1 – Verificou-se qual dos lados de
uma placa de ITO estava coberta com
material condutor. Lavou-se a placa para a
aplicação de uma camada de solução
aquosa de TiO2. Após a aplicação, usou-se
um soprador térmico para secar a camada
e colocou-se a placa em uma chapa de
aquecimento a 350ºC por 30 min. Em
seguida, com o auxilio de uma pipeta,
gotejou-se cristal violeta (corante) sobre a
camada de TiO2 depositada.
Passo 2 – Após a verificação do lado
condutor e lavagem da placa de ITO,
recobriu-se o lado condutor com fuligem
utilizando-se uma chama de uma vela.
VIII Simpósio de Bases Experimentais das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 20 e 21 de agosto de 2010
Célula Fotovoltaica – Transformação de energia luminosa em energia elétrica
Passo 3 – Juntou-se os dois eletrodos, de
tal modo que a camada de dióxido de titânio
entrasse em contato com a de fuligem, e
fixou-se a montagem com a ajuda de clips.
As placas foram montadas de tal maneira
que ficassem um pouco desalinhadas para
a conexão de um multímetro. Após o
posicionamento das placas, com uma
pipeta, infiltrou-se o eletrólito (solução de
iodo) entre as placas para ativar célula. Foi
então possível verificar a tensão gerada
quando a célula foi exposta à luz (Figura 1).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente, houveram erros na execução
do projeto, pois ocorreu o desprendimento
da camada de dióxido de titânio na tentativa
de aplicação do corante. Ao refazer o
processo e aplicar métodos adequados, a
construção da célula foi bem sucedida.
Obtiveram-se resultados positivos: na
construção de duas células, a tensão obtida
foi próxima a 0,1V em uma delas e 0,3V em
outra (Figura 1).
Figura 1. Foto do momento de medição de uma
célula fotovoltaica construída no projeto.
Os valores obtidos na experiência a qual o
projeto foi baseado apresentou valores de
tensão que variavam entre 0,3V e 1V,
dependendo da fonte e da intensidade de
luz. Neste projeto conseguiu-se medir até
0,3 V demonstrando ser satisfatório, uma
vez que o experimento utilizou como fonte a
luz fluorescente que ilumina o laboratório.
Como o experimento foi realizado no
período noturno, não foi possível observar o
comportamento das células em ambiente
com luz solar. Supõe-se que em uma
situação de luz natural, com uma
quantidade maior de energia e contando
com uma diversidade maior de freqüências
de luz, produzir-se-ia valores de tensão
maiores.
CONCLUSÕES
O projeto, como um todo, proporcionou a
experiência de presenciar o que em um
futuro próximo será um método de
obtenção de energia limpa e renovável em
grande escala, uma escolha sustentável
para um dos maiores problemas da
sociedade atual. Conclui-se que com
aprimoramentos tecnológicos e aplicação
adequada é possível substituir uma grande
parcela do processo de obtenção de
energia, que hoje ainda é baseado na
queima de combustíveis fósseis.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] CRESESB – Centro de Referencia para
Energia Solar e Eólica Sergio de Salvo Brito
– Tutorial de Energia Solar. Disponível em:
http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=
/tutorial/tutorial_solar.htm. Acesso em: 15
jul 2011.
[2] Como tudo funciona – Células Solares.
Disponível em: http://ambiente.hsw.uol.com.
br/celulas- solares.htm Acesso em: 6 jul
2011
[3] AZEVEDO, Manuel e CUNHA, António.
Como fazer uma célula fotovoltaica.
Disponível em: http://www.cienciaviva.pt/
docs/celulafotovoltaica.pdf Acesso em: 23
jun 2011.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos à Universidade Federal do
ABC pela disponibilização de todos os
materiais e ferramentas utilizadas e ao Prof.
Dr. Fernando Carlos Giacomelli pela
orientação na execução do projeto.
VIII Simpósio de Bases Experimentais das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 20 e 21 de agosto de 2010