Em um projeto de painel solar fotovoltaico para uma escola pública, os estudantes analisaram materiais para…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um projeto de painel solar fotovoltaico para uma escola pública, os estudantes analisaram materiais para formar a camada ativa, responsável por transformar a luz em energia elétrica. O material dessa camada deve ser um semicondutor capaz de absorver parte da radiação solar e permitir o controle do fluxo de elétrons. A tabela apresenta propriedades simplificadas de alguns materiais avaliados: Material | Comportamento elétrico à temperatura ambiente | Intervalo de energia entre bandas Silício | semicondutor | aproximadamente 1,1 eV Cobre | condutor | inexistente em metais Alumínio | condutor | inexistente em metais Ferro | condutor | inexistente em metais Plástico | isolante | muito elevado Com base no texto e considerando especificamente a fabricação da camada ativa de um painel solar fotovoltaico, determine qual material é mais indicado para essa função.
- A) Alumínio
- B) Silício
- C) Plástico
- D) Cobre
- E) Ferro
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- O enunciado diz que a camada ativa deve ser um semicondutor, capaz de absorver parte da radiação solar e de permitir o controle do fluxo de elétrons. Ou seja, o material precisa ter comportamento intermediário entre condutor e isolante e um intervalo de energia entre bandas que permita absorver luz visível e infravermelha.
- Analisando a tabela, apenas o silício é classificado como semicondutor à temperatura ambiente, e apresenta intervalo de energia entre bandas de aproximadamente 1,1 eV, valor adequado para absorver parte da radiação solar e gerar pares elétron-lacuna.
- Por que as outras estão erradas:
- A) Alumínio: é condutor, com bandas sobrepostas e sem intervalo de energia, não permitindo o controle do fluxo de elétrons necessário à geração controlada de corrente.
- C) Plástico: é isolante, com intervalo de energia muito elevado, o que impede que a luz consiga excitar elétrons e gerar corrente.
- D) Cobre: também é condutor, sem intervalo de energia entre bandas, logo não serve como camada ativa.
- E) Ferro: é condutor, sem intervalo entre bandas, e por isso não funciona como camada ativa de um painel solar.
- Conclusão: a alternativa correta é a B, silício. O gabarito oficial coincide com a resolução feita de forma independente.
💡 Dica: Considere as propriedades dos materiais utilizados em energia solar.
Alternativa por alternativa
O aluno acha que, por ser um metal bom condutor e muito usado em fios e estruturas, ele seria o melhor material para captar e conduzir a energia do sol. Ele não percebe que a camada ativa precisa controlar o fluxo de elétrons, o que um condutor não faz.
A camada ativa de uma célula fotovoltaica deve ser formada por um semicondutor, pois esse tipo de material permite que a energia da luz promova elétrons e possibilita o controle do fluxo de cargas elétricas. O silício apresenta comportamento semicondutor e intervalo de energia entre bandas adequado à absorção da radiação solar, conforme os dados do texto. Os demais materiais são condutores metálicos ou isolantes, não atendendo ao critério estabelecido para a camada ativa.
O aluno associa o plástico a materiais usados em painéis e coberturas e supõe que, por ser leve e barato, serviria para a camada ativa. Não percebe que o plástico é isolante, com intervalo de energia muito elevado, impedindo a geração de corrente.
O aluno confunde a condutividade elevada do cobre com a propriedade desejada na camada ativa, pensando que quanto melhor o condutor, melhor o painel. Não considera que o material precisa de intervalo de energia entre bandas para absorver a luz de forma controlada.
O aluno lê apenas que o ferro é um material comum e condutor e supõe que qualquer condutor serviria. Não observa que a tabela mostra ausência de intervalo entre bandas, característica incompatível com a função de semicondutor.
Raio-X da questão
materiais para painéis solares
avaliacao
propriedades do silício · funcionamento de painéis solares
Revisar os tipos de materiais utilizados na fabricação de painéis solares.
Confundir materiais condutores comuns com semicondutores adequados para painéis solares.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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