Células fotoelétricas ou fotovoltaicas são dispositivos capazes de transformar a energia luminosa, proveniente do Sol ou de outra fonte de luz, em energia elétrica. Uma célula fotoelétrica pode funcionar como geradora de energia elétrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a intensidade luminosa.
Células geradoras de energia são chamadas também de "células solares", por aproveitarem principalmente a luz solar para gerar energia elétrica. Atualmente, as células solares comerciais ainda apresentam uma baixa eficiência de conversão, da ordem de 16%. Existem células fotovoltaicas com eficiências de até 28%, fabricadas com arsenieto de gálio, mas o seu custo elevado limita a produção destas células solares ao uso na indústria espacial.
Por não gerar nenhum tipo de resíduo, a célula solar é considerada uma forma de produção de energia limpa, sendo alvo de estudos em diversos institutos de pesquisa, um pouco por todo o mundo. A luz solar produz até 1.000 Watts de energia por metro quadrado, o que representa um enorme potencial energético.
O efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839 por Edmond Becquerel. Entretanto, só após 1883 que as primeiras células fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o Selénio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de forma a formar junções.
Ao conjunto de células fotoelétricas chama-se painel fotovoltaico cujo uso hoje é bastante comum em lugares afastados da rede elétrica convencional. Existem painéis de várias potências e tensões diferentes para as mais diversas utilizações. Como exemplo, pode-se referir que a utilização de um painel fotovoltaico com 75 W de pico e 12 V, guardando a energia em baterias de 100 Ah, permite produzir energia suficiente para iluminar uma residência com 3 lâmpadas econónicas de 9W e uma tomada para um rádio ou uma pequena televisão.
Atualmente, as células fotovoltaicas apresentam eficiência de conversão da ordem de 16%. Existem células fotovoltaicas com eficiências até 28%, fabricadas de arsenieto de gálio, mas o seu custo elevado limita a produção dessas células solares para a utilização na indústria espacial.
A primeira geração fotovoltaica consiste numa camada única e de grande superfície p-n díodo de junção, capaz de gerar energia elétrica utilizável a partir de fontes de luz com os comprimentos de onda da luz solar. Estas células são normalmente feitas utilizando placas de silício. A primeira geração de células constituem a tecnologia dominante na sua produção comercial, representando mais de 86% do mercado.
A segunda geração de materiais fotovoltaicos está baseada no uso de películas finas de depósitos de semi-condutores. A vantagem de utilizar estas películas é a de reduzir a quantidade de materiais necessários para as produzir, bem como de custos. Em 2006 existiam diferentes tecnologias e materiais semicondutores em investigação ou em produção de massa, como o silício amorfo, silício poli-cristalino ou micro-cristalino, telurido de cádmio e Cobre-Índio-Gálio-Selénio (Tipo CIGS). Tipicamente, as eficiências das células solares de películas são baixas quando comparadas com as de silício compacto, mas os custos de manufactura são também mais baixos, pelo que se pode atingir um preço mais reduzido por watt. Outra vantagem da reduzida massa é o menor suporte que é necessário quando se colocam os painéis nos telhados e permite arrumá-los e dispô-los em materiais flexíveis, como os têxteis.
A terceira geração fotovoltaica é muito diferente das duas anteriores, definida por utilizar semicondutores que dependam da junção p-n para separar partículas carregadas por fotogestão. Estes novos dispositivos incluem células fotoeletroquímicas e células de nanocristais.
Texto adaptado a partir de: Células fotoelétricas