O silício é comumente usado em células solares principalmente porque é abundante, econômico e possui propriedades elétricas adequadas para converter a luz solar em eletricidade. As células solares, ou células fotovoltaicas (PV), dependem do efeito fotovoltaico, onde materiais semicondutores como o silício absorvem fótons da luz solar e geram pares elétron-buraco, que então criam uma corrente elétrica quando coletados. A capacidade do silício de converter eficientemente a luz solar em eletricidade, combinada com sua relativa abundância na crosta terrestre e processos de fabricação bem estabelecidos, torna-o um material preferido para a produção de células solares.
Por outro lado, o silício não é normalmente usado para LEDs (diodos emissores de luz) porque os LEDs requerem um material semicondutor de bandgap direto para emitir luz com eficiência. O silício tem um bandgap indireto, o que significa que é menos eficiente na emissão de luz em comparação com materiais com bandgap direto, como arsenieto de gálio (GaAs) ou nitreto de gálio (GaN). Os LEDs requerem materiais que possam emitir luz diretamente quando os elétrons se recombinam com os buracos, um processo facilitado por um semicondutor de bandgap direto. Portanto, o bandgap indireto do silício e sua ineficiência na emissão de luz o tornam menos adequado para aplicações de LED em comparação com materiais como GaAs ou GaN.
O silício é preferido em células solares devido a vários fatores que contribuem para a sua eficácia na conversão da luz solar em eletricidade. Além de ser abundante e econômico, o silício possui boa condutividade elétrica e uma estrutura cristalina estável, tornando-o confiável para operação de painéis solares a longo prazo. As propriedades ópticas do silício também se alinham bem com o espectro solar, permitindo-lhe absorver eficientemente uma ampla gama de comprimentos de onda da luz solar. Além disso, décadas de pesquisa e desenvolvimento otimizaram a tecnologia de células solares de silício, resultando em alta eficiência e confiabilidade na conversão de energia solar em energia elétrica utilizável.
O silício é usado em células solares em vez do germânio principalmente porque o silício é mais abundante, tem melhor custo-benefício e possui melhores propriedades de material adequadas para a conversão de energia solar. Embora o germânio tenha uma maior eficiência na conversão da luz solar em eletricidade em comparação com o silício devido ao seu bandgap direto, é muito mais raro e mais caro de produzir. A abundância de silício, combinada com a sua eficiência adequada e infra-estrutura de produção bem estabelecida, supera a eficiência ligeiramente superior do germânio em aplicações de células solares.
Em resumo, o silício é escolhido para células solares fotovoltaicas (PV) devido à sua abundância, economia, propriedades elétricas adequadas para conversão de energia solar e processos de fabricação bem desenvolvidos. Esses fatores tornam o silício o material preferido para células solares, garantindo ampla adoção e utilização eficiente de tecnologias de energia solar em todo o mundo.