Procedimento de Fabrico

    O primeiro tipo de célula fabricado e mais vulgar é a de silício puro monocristalino. O procedimento de fabrico das células de silício monocristalino é o método Czocharalski ou Cz, em que se parte de sílex de silício extremamente puro, que é fundido num cadinho, junto com uma pequena proporção de boro, até se formar uma massa a 1.400 ºC. Quando a mistura alcança o estado líquido, introduz-se uma varinha com um cristal gérmen de silício num dos extremos, sobre o qual se vão acrescentando gradualmente novos átomos do material procedentes do líquido, ficando perfeitamente ordenados segundo a estrutura do cristal.

    Obtém-se assim um monocristal cilíndrico de tamanho suficiente e que será cortado, quando arrefecer, em lâminas circulares extrafinas (ou de forma quadrada se o cilindro for cortado para formar um rectângulo) de 3 décimas de milímetro de espessura, as quais serão tratadas quimicamente na sua superfície.

    Estas lâminas são um produto semi-elaborado que normalmente é levado para o exterior para o processo de fabrico ser completado noutros países. Esta finalização efectua-se criando uma união P-N e introduzindo a lâmina de silício dopado com boro nos fornos apropriados para o efeito, onde será difundida uma certa quantidade de átomos de fósforo que ficarão depositados por trás da face da lâmina até alcançarem uma determinada profundidade.

    Completa-se o processo através de um tratamento anti-reflector para se conseguir formar estruturas piramidais em miniatura na superfície que irá receber a radiação, de maneira a que o raio reflectido, antes de perder, tenha muitas hipóteses de voltar a incidir.

    Uma vez realizados estes passos, deve-se aplicar à célula os contactos adequados para que os electrões saiam e entrem facilmente. Para tal fim, aplica-se certos processos químicos, electroquímicos, etc., com o intuito de conseguirmos inserir uma pequena grade formada por uma mistura condutora de boa qualidade e com a geometria necessária para a recolha dos electrões, tentando que a superfície da célula coberta o menos possível.

    Após se ter superado todos os controlos de qualidade necessários, pode-se afirmar que a célula está acabada e que poderá ser utilizada junto com outras, constituindo um painel solar.

    O rendimento da célula fabricada é metade do rendimento teórico do material que o constitui. Esta perda deve-se a:

• Perdas por reflexão, que não podem ser evitadas.
• Incidência dos fotões na grade metálica acima referida.
• Perda pelo efeito Joule (ao existir corrente surgirão perdas na célula).

    Por tudo isto, o rendimento de uma célula de silício será sempre inferior a 15%.

    No entanto, se fabricarmos uma célula com monocristais, após a sua solidificação ficará uma massa sílice de vários cristais de silício que serão cortados formando células policristalinas quadradas que, embora apresentem menores rendimentos, também têm um preço inferior.

    Nota: A geração de electricidade a partir da energia solar obtém-se do aproveitamento do chamado efeito fotovoltaico, que se produz em certos materiais, os chamados semicondutores.

    Ao cortar-se várias células do mesmo pedaço desperdiça-se a matéria-prima que se desfaz em pó, pelo que para o evitar produz-se uma faixa de material policristalino para depois cortá-la em pequenos pedaços rectangulares. Actualmente, no momento de fabrico dos materiais, utiliza-se o método da película fina, que produz uma camada muito fina de 1 ou 2 mm de grossura do material semicondutor apropriado para, posteriormente, deposita-la num substrato e assim formar um módulo contínuo em que sejam desnecessárias as interligações internas. Algumas destas películas apresentam a característica de que determinados fotões que chegam a estas superfícies extrafinas não transmitem a sua energia aos electrões que nela se encontram, já que atravessam a película como se atravessassem um vidro e isto supõe a construção de elementos quase transparentes que até poderiam ser utilizados em janelas, vidraças, etc. Um dado a ter em conta é que actualmente existe uma película de material amorfo de Silicio-Hidrogénio (TFS), a mais fina do mercado, que é utilizada nos aparelhos electrónicos pequenos, tais como máquinas de calcular.