Estudo de células fotovoltaicas (solares) utilizando como elemento construtivo mosfet com geometria de porta não convencional

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Sangar, Matheus de Moura
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: MOSFET; Célula solar
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/4641; https://doi.org/10.31414/EE.2022.D.131548

Segundo estudo realizado pela International Energy Agency (IEA), o uso de energia solar poderá chegar a 30% em 2022 em países com maior capacidade instalada de geração, como a China, Alemanha, Japão e EUA. No Brasil, também é crescente o volume de investimentos no ramo da energia solar. Em junho de 2021, foram anunciados investimentos privados, que somados geram um total de 4,17 bilhões de reais no estado da Paraíba para a construção de uma fábrica de módulos fotovoltaicos e um complexo solar com capacidade de 1,6GW de capacidade instalada. Tendo em vista o grande espaço que a energia solar está tomando no cenário mundial, grandes têm sido os esforços acadêmicos e das empresas relacionadas a fim de melhorar o desempenho de uma célula solar. Neste estudo, serão utilizadas simulações numéricas tridimensionais a fim de obter as figuras de mérito, como rendimento e fator de forma, de células solares utilizando como elemento construtivo dois tipos de MOSFETs, sendo um com geometria de porta convencional (retangular) e outro com formato de porta não convencional, mais especificamente do tipo Fish, com o intuito de analisar novas propostas de células básicas construtivas para a implementação de células solares, em busca de se obter um melhor desempenho elétrico quando comparado àquele das células solares convencionais. Simulações numéricas tridimensionais foram realizadas com dois tipos de elementos básicos para a implementação de células solares, sendo que um deles é o MOSFET, canal N, do tipo depleção e com geometria de porta retangular convencional e o outro é semelhante a esse, porém com formato de porta do tipo Fish. Os principais resultados alcançados mostraram que o MOSFET, canal N, do tipo depleção com formato de porta do tipo Fish apresentou um rendimento de aproximadamente 54% (em porcentagem) maior do que aquele apresentado pela célula solar implementada com o MOSFET, canal N, do tipo depleção e com geometria de porta retangular convencional, considerando as diversas condições de polarização externa consideradas por esse estudo. Além disso, os Fatores de Forma de ambos os elementos básicos formados por esses tipos de MOSFETs apresentaram praticamente os mesmos valores (variação máxima de 1,66%, sendo que o com o formato de porta do tipo Fish alcançou o maior valor de Fator de Forma). Dessa forma, podemos concluir que o MOSFET, canal N, do tipo depleção, com formato de porta do tipo Fish pode ser considerado como alternativa construtiva para aumentar o desempenho elétrico das células solares baseadas em transistores de efeito de campo