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1 / 11 Um telhado de 3 kW ao meio-dia Dez painéis ficam em dois suportes inclinados a 30°, e o sol está 60° acima do horizonte sul, de modo que a luz os atinge perpendicularmente. A instalação produz 3,07 kW de corrente contínua. À direita há um corte de uma célula, desenhado milhares de vezes maior.
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01 Um telhado de 3 kW ao meio-dia Dez painéis ficam em dois suportes inclinados a 30°, e o sol está 60° acima do horizonte sul, de modo que a luz os atinge perpendicularmente. A instalação produz 3,07 kW de corrente contínua. À direita há um corte de uma célula, desenhado milhares de vezes maior.
02 60 células sob o vidro O painel à direita se separa em camadas. Sob o vidro estão 60 células ligadas em série, depois uma película traseira branca. Atrás fica a caixa de junção com três diodos de bypass, um a cada 20 células. A 25 °C o painel do modelo fornece 307 W, que são 18,8 % da luz solar sobre ele.
03 Por que as células são azul-escuras O silício sem revestimento reflete cerca de um terço da luz. O topo é texturizado em pequenas pirâmides, de modo que um raio refletido numa face frequentemente atinge a seguinte, e um filme de nitreto de silício de 75 nm cancela boa parte do restante por interferência. A pouca luz que retorna é azul.
04 Onde o tipo n encontra o tipo p A fina camada superior tem elétrons extras (tipo n), e a base espessa tem elétrons ausentes, chamados lacunas (tipo p). Onde elas se encontram, elétrons e lacunas se anulam e deixam íons fixos. Esses íons criam um campo elétrico que aponta do lado n para o lado p.
05 A luz liberta elétrons Um fóton com mais de 1,12 eV de energia pode libertar um elétron e deixar uma lacuna. Se o par alcançar a junção, o campo puxa o elétron para cima, até a camada n, e empurra a lacuna para baixo. Os elétrons então percorrem o fio, atravessam a carga e encontram as lacunas no verso.
06 O ângulo do sol Um meio-dia de inverno em Seul: o sol está a apenas 29° de altura. Com os painéis inclinados a 33°, os raios chegam a 28° da perpendicular e a luz em cada painel é de 737 W/m². Arraste a inclinação para 0° e ela cai para 442 W/m², porque um painel plano recebe o mesmo feixe espalhado por uma área maior.
07 Calor e uma única folha A 65 °C, as células perdem cerca de 0,4 % de sua potência por grau acima de 25 °C. Uma folha agora cobre uma célula. Ela não consegue mais conduzir a corrente da série, então o diodo de bypass de seu grupo de 20 entra em condução e o painel cai para 167 W. Sem o diodo, a célula sombreada estaria aquecendo a 138 W.
08 Do telhado à chaleira O inversor na parede transforma a corrente contínua em corrente alternada de 220 V e encontra a tensão em que a instalação fornece mais potência. Ao meio-dia, a instalação entrega 2,97 kW após uma perda de 3 % no inversor. A casa usa 0,5 kW e o restante sai pelo medidor para a rede.
09 Mais de um pico Uma folha agora cobre 60 % de uma célula, e a curva de potência do painel já não tem um único pico: a célula sombreada limita a corrente à direita e, à esquerda, seu diodo de bypass entrou em condução. Um rastreador de perturba e observa começa perto da tensão de circuito aberto, sobe o primeiro pico que encontra e para em cerca de 151 W. O pico mais alto, a 21,6 V, fornece 200 W. Pressione Varredura completa para encontrá-lo.
10 O sol real sobre Seul 21 de dezembro em Seul, 12:00 no relógio. As equações da NOAA colocam o sol a 28,6° acima do horizonte e a 8° a leste do sul exato, porque o meio-dia solar em Seul ocorre às 12:30. Num dia claro, um painel inclinado a 33° produz 1,36 kWh, e os dez painéis fornecem 13,2 kWh após o inversor. Uma inclinação de 62° captaria o máximo naquele dia: 1,55 kWh por painel.
11 Seis maneiras de construir uma célula O corte agora mostra uma célula TOPCon: uma lâmina do tipo n com um emissor de boro por cima e, no verso, um óxido de um ou dois nanômetros de espessura sob polissilício dopado. Como a lâmina é do tipo n, as lacunas vão aos dedos frontais e os elétrons ao verso. Na tabela de eficiência do NLR, a melhor célula TOPCon alcançou 26,68 % em dezembro de 2025. A aba Cortes da célula também tem células PERC, de heterojunção, de contato traseiro e de perovskita sobre silício.
Módulo fotovoltaico Vidro temperado por cima, moldura de alumínio e película traseira branca por baixo. Dentro há 60 células, cerca de 1,65 m × 0,99 m no total. Células de silício 60 células quadradas de 156,75 mm de lado, ligadas em série por fitas finas. No modelo, cada uma produz cerca de 5,1 W a 0,55 V sob sol pleno. Caixa de junção e diodos de bypass Três diodos no verso, um por grupo de 20 células. Quando uma célula do grupo fica sombreada, seu diodo permite que a corrente a contorne. Revestimento antirreflexo Um filme de nitreto de silício de cerca de 75 nm sobre uma superfície texturizada em minúsculas pirâmides. É por isso que as células parecem azul-escuras. Silício do tipo n Uma fina camada superior dopada com fósforo, que lhe fornece elétrons extras. Os elétrons coletados pelos dedos passam por aqui. Junção pn e região de depleção Onde n encontra p, íons positivos fixos (vermelhos) ficam diante de íons negativos fixos (azuis). As setas laranja mostram o campo elétrico entre eles. Silício do tipo p A base espessa, dopada com boro, que deixa lacunas. A maior parte da luz é absorvida aqui. Eletrodos Dedos de prata na frente e uma camada de alumínio no verso. Eles coletam as cargas e as transferem ao fio. Fótons, elétrons e lacunas Os traços coloridos são fótons. Cada um absorvido cria um elétron azul e uma lacuna vermelha. A luz azul para perto do topo; a vermelha vai mais fundo. Inversor Transforma a corrente contínua do telhado em corrente alternada para a casa e mantém os painéis no ponto de máxima potência. Medidor e casa A casa usa o que precisa. No modelo, consome 0,5 kW e o restante sai pelo medidor para a rua.
