Os painéis solares são desenvolvidos através de um processo complexo que combina pesquisa científica, experiência em engenharia e tecnologia de fabricação. O desenvolvimento de painéis solares começa com a seleção e refinamento de materiais que possam converter eficientemente a luz solar em eletricidade. Cientistas e engenheiros realizam pesquisas para melhorar a eficiência e durabilidade das células solares, que são as unidades fundamentais dos painéis solares responsáveis pela conversão da luz solar em energia elétrica.
Para criar painéis solares, os fabricantes começam com a produção de células solares, normalmente feitas de materiais à base de silício. O processo começa com o refino do silício bruto em pastilhas de silício de alta pureza. Esses wafers passam por processos de dopagem para criar as propriedades elétricas necessárias que lhes permitem gerar eletricidade quando expostos à luz solar. Múltiplas camadas de revestimentos condutores e anti-reflexos são aplicadas para melhorar a absorção de luz e o fluxo de elétrons dentro da célula solar.
A fabricação de painéis solares envolve a montagem dessas células solares em módulos ou painéis. As células solares são interligadas por meio de soldagem ou adesivos condutores em uma estrutura de suporte, geralmente feita de vidro ou de um material polimérico durável. Os painéis são então encapsulados com camadas de materiais protetores, como etileno vinil acetato (EVA) e vidro temperado, para resistir às condições externas e garantir longevidade. Conexões elétricas são adicionadas para canalizar a eletricidade gerada das células solares para o sistema de energia externo.
As matérias-primas para os painéis solares incluem principalmente o silício, que é o elemento mais abundante na Terra depois do oxigênio. O silício de alta pureza é extraído da areia de sílica e passa por diversas etapas de purificação para remover impurezas e atingir a estrutura cristalina necessária para a produção de células solares. Outros materiais essenciais incluem metais condutores para contatos elétricos, vidro ou polímeros para encapsulamento de painéis e vários revestimentos e adesivos para melhorar o desempenho e a durabilidade.
O silício é o material predominante usado na fabricação de painéis solares, especificamente na forma de pastilhas de silício. Esses wafers são produzidos a partir de lingotes de silício purificados por meio de um processo denominado crescimento e fatiamento de cristais. As pastilhas de silício servem de base para as células solares, onde passam por processamento adicional para criar as propriedades elétricas necessárias para converter a luz solar em eletricidade. O desenvolvimento de painéis solares à base de silício impulsionou avanços nas técnicas de fabricação e melhorias de eficiência, tornando a energia solar uma alternativa viável e sustentável à geração convencional de eletricidade baseada em combustíveis fósseis.