Question

A conversão de energia solar em energia elétrica pode ser feita com a utilização de painéis constituídos por células fotovoltaicas que, quando expostas à radiação solar, geram uma diferença de potencial U entre suas faces. Para caracterizar uma dessas células (C) de 20 cm2 de área, sobre a qual incide 1 kW/m2 de radiação solar, foi realizada a medida da diferença de potencial U e da corrente I, variando-se o valor da resistência R, conforme o circuito esquematizado na figura abaixo. Os resultados obtidos estão apresentados na tabela.

a) Faça o gráfico da curva I u U na figura impressa na folha de respostas.

b) Determine o valor da potência máxima Pm que essa célula fornece e o valor da resistência R nessa condição.

c) Determine a eficiência da célula C para U = 0,3 V.

Answer 1

a) Para o preenchimento do gráfico é importante empregar corretamente as informações presentes na tabela e, assim,  conseguirá desenhar a curva I e U.

b) Trabalhando com a tabela recebida, é possível descobrir a potência no circuito para cada dupla de valores de tensão elétrica e intensidade de corrente. (ver tabela em anexo)

O maior resultado da tensão elétrica pela intensidade de corrente elétrica fornece a potência máxima:
$P_{max} = ( iU)_{max}$
$P_{max} = 0,90 . 0,50 (W)$
$P_{max} = 0,45W$

É possível, nestas condições, calcular a resistência elétrica aparente R, se o resistor for não ôhmico.
U = R . i
0,50 = R . 0,90
R = 0,56Ω


c) Para determinarmos a eficiência da célula C para U = 0,3 V., descobriremos primeiro a potência incidente ($P_{i}$):
1,0kW ----- 1,0m²
$P_{i}$----- 20.$10^{-4} m^{2}$
$P_{i} = 2,0W$

Para U = 0,30V, temos i = 1,0A, e desse modo a potência fornecida será:
$P_{f} = iU P_{f} = 1,0 . 0,30 (W) <strong>P_{f} = 0,30W$

A partir da expressão recebida para o cálculo da eficiência, temos:
ε = $\frac{ P_{f} }{ P_{i} } = \frac{0,30}{2,0}$
ε = 0,15 (15%)

As respostas para os questionamentos apresentados, com exceção da questão a, são:
b) 0,45W e 0,56Ω
c) 0,15 ou 15%