Célula fotovoltaica: o que é, como funciona e quanto cada uma gera

Célula fotovoltaica é a peça, em geral uma lâmina fina de silício, que transforma luz diretamente em eletricidade. Cada célula de silício cristalino dá só 0,5 a 0,7 volt em circuito aberto, segundo o manual de engenharia do CRESESB. Por isso uma placa solar junta dezenas delas: a placa de 585 W da Canadian Solar usada como exemplo nesta página tem 144 células.

A célula é o motor da placa, mas não é o que você compra. O que chega ao telhado é o módulo, com as células ligadas, protegidas por vidro e presas numa moldura. Abaixo, como a célula funciona, o que limita o quanto ela aproveita do sol e o que isso muda na conta de luz.

Como a célula transforma luz em corrente

O manual do CRESESB (Cepel) descreve a célula como um diodo de grande área, otimizado para aproveitar a luz. O funcionamento tem três passos:

A lâmina de silício recebe impurezas controladas dos dois lados. Um lado fica com elétrons sobrando (tipo n, em geral com fósforo) e o outro com falta de elétrons (tipo p, em geral com boro). O encontro dos dois é a junção pn, que cria um campo elétrico interno.
A luz que tem energia suficiente arranca elétrons dos átomos de silício. Cada elétron solto deixa uma “lacuna” no lugar.
O campo elétrico da junção separa os dois: elétrons vão para um lado, lacunas para o outro. Ligando os contatos da frente e de trás por um fio, a corrente circula.

Esse é o efeito fotovoltaico. O manual registra que ele foi observado pela primeira vez por Edmond Becquerel em 1839, e que as primeiras células de silício, fabricadas nos Laboratórios Bell nos anos 1950, convertiam 6% da luz em eletricidade, com 5 mW de potência e 2 cm² de área.

Não há peça móvel nem combustível. A célula não guarda energia: se a luz some, a corrente para. Por isso um sistema sem bateria não gera à noite, e a geração cai com nuvem, como mostra energia solar em dia nublado.

Os números de uma célula

O manual do CRESESB lista os parâmetros que definem uma célula, medidos nas condições-padrão de ensaio (sol de 1.000 W/m², espectro AM1,5 e célula a 25 °C):

Parâmetro	O que significa	Valor típico no silício cristalino
Tensão de circuito aberto	A maior tensão que a célula produz, sem corrente circulando	0,5 a 0,7 V
Densidade de corrente de curto-circuito	A maior corrente por área, com os terminais em curto	38 a 42,7 mA/cm²
Fator de forma	Quanto a curva real se aproxima do ideal	80,9% a 82,8%
Eficiência	Parte da luz que vira eletricidade	Depende da tecnologia (seção seguinte)

A potência nessas condições é o watt-pico, a unidade que aparece na etiqueta das placas. A diferença entre essa potência de teste e o que o telhado entrega está em kWp: o que é.

Por que a célula não aproveita toda a luz

O CRESESB aponta seis perdas que limitam a eficiência de uma célula:

a luz refletida pela superfície da frente;
a sombra da malha metálica que coleta a corrente;
a luz com pouca energia, que atravessa sem soltar elétrons;
os elétrons soltos longe da junção, que não chegam a ser coletados;
a recombinação, quando elétron e lacuna se reencontram em impurezas e defeitos do material;
a resistência elétrica da própria célula e dos contatos.

Boa parte da fabricação serve para reduzir essas perdas. O ataque químico cria micropirâmides na superfície do silício monocristalino, o que, segundo o manual, reduz a reflexão de 33% para 11%. Um filme antirreflexo, em geral de nitreto de silício, dá a cor azul-escura ou preta. A espessura também é compromisso: célula grossa demais perde elétrons por recombinação, fina demais deixa passar luz. O Fraunhofer ISE cita lâminas mais finas, de cerca de 140 µm, entre os motivos da queda no uso de silício por watt; o manual de 2014 descrevia lâminas da ordem de 0,2 mm.

Para células de uma única junção, o manual indica um limite teórico da ordem de 30%.

Os tipos de célula

Tecnologia	Base	Situação, segundo o Fraunhofer ISE (julho de 2026)
Silício monocristalino (TOPCon e outras)	Lâmina de um único cristal de silício	Silício respondeu por cerca de 98% da produção em 2025; a TOPCon, do tipo n, passou a dominar
Silício policristalino	Lâmina de vários cristais	Na prática, desapareceu do mercado
CdTe (filme fino)	Telureto de cádmio depositado em vidro	Filmes finos somam 2% a 3% do mercado; recorde de 21,0% na célula
CIGS (filme fino)	Cobre, índio, gálio e selênio	Recorde de laboratório de 23,4% na célula
Perovskita	Material cristalino depositado em camadas	Recorde de 26,9%; sobre silício, 35,2%, ainda em laboratório

Os recordes de laboratório são de células pequenas, com área mínima de 1 cm². Uma placa comercial rende menos que a sua melhor célula, porque junta muitas células, perde área com bordas e moldura e é limitada pela célula mais fraca de cada fileira. A comparação entre mono e policristalino, com a eficiência das placas vendidas hoje, está em monocristalino ou policristalino.

Da célula à placa

Uma célula sozinha dá pouca tensão. O manual do CRESESB explica que um módulo reúne de 36 a 216 células em série e em paralelo, conforme a tensão e a corrente desejadas. O exemplo clássico é o módulo de 12 V para carregar bateria: 36 células em série, com cerca de 21 V em circuito aberto. Dá 21 ÷ 36 = 0,58 V por célula, dentro da faixa da tabela acima.

Depois de soldadas em tiras, as células são encapsuladas num sanduíche de vidro temperado, EVA, células, EVA e um filme traseiro isolante, laminado entre 120 °C e 150 °C. É a construção clássica; em módulos bifaciais, como o de exemplo abaixo, o filme traseiro dá lugar a um segundo vidro. Depois entram a moldura de alumínio e a caixa de conexões.

A ficha técnica da placa Canadian Solar CS6W-585TB-AG mostra como isso fica numa placa atual:

Item	Valor na ficha
Tipo de célula	TOPCon
Arranjo	144 células, em 2 × (12 × 6)
Potência em teste padrão	585 W
Eficiência do módulo	22,6%
Tensão de circuito aberto do módulo	52,4 V
Diodos de desvio	3, na caixa de conexões

Os diodos de desvio existem por causa da célula. Se uma célula fica na sombra, ela limita a corrente de toda a fileira e esquenta. O manual do CRESESB explica que o diodo abre um caminho alternativo, em geral para cada grupo de 15 a 30 células, o que reduz a perda de energia e o risco de dano irreversível. O efeito prático da sombra está em sombreamento da placa solar.

Quanto uma célula gera na conta de luz

Com a placa de 585 W em São Paulo, onde 1 kWp gera cerca de 111,8 kWh por mês no melhor ângulo (4,66 kWh/m² por dia × 0,80 × 30 dias, com a irradiação do Atlas do INPE consultada no SunData):

a placa inteira: 0,585 × 111,8 = 65,4 kWh por mês;
cada uma das 144 células: 65,4 ÷ 144 = 0,45 kWh por mês.

A R$ 0,80 por kWh, a mediana residencial das distribuidoras sem tributos, com dados da ANEEL consultados em 28/09/2026 (veja as tarifas), a placa produz o equivalente a 65,4 × 0,80 = R$ 52,32 por mês de energia, e cada célula, cerca de R$ 0,36. Tributos e bandeira aumentam o valor de cada kWh na fatura. Em setembro de 2026, a bandeira foi amarela, com R$ 0,01885 a mais por kWh; para outubro de 2026, a ANEEL anunciou bandeira verde, sem adicional.

Por isso uma única célula trincada raramente aparece na conta. O que aparece é o efeito em cadeia: uma célula danificada pode limitar a fileira inteira até o diodo de desvio entrar. Para acompanhar a geração e perceber uma queda, veja como saber se a placa solar está gerando. Para calcular quanto a sua casa consome e quantas placas cobririam isso, comece pela calculadora e depois por quantas placas solares preciso.

O que estraga uma célula

A célula não tem peça que gaste, mas perde rendimento com o tempo e pode ser danificada:

Calor. A potência cai quando a célula esquenta; a ficha da Canadian Solar informa −0,29% por °C. Veja placa solar perde eficiência no calor.
Sombra parcial persistente, pelo aquecimento descrito acima.
Impacto. A mesma ficha informa ensaio com bolas de gelo de 35 mm de diâmetro, pela norma IEC 61215. O que acontece numa chuva de granizo está em placa solar aguenta granizo?.
Pisar ou apoiar peso na placa durante a limpeza. O cuidado certo está em limpeza de placa solar.

A perda natural por ano e o que a garantia cobre estão em placa solar dura quantos anos.

Perguntas frequentes

Célula fotovoltaica e placa solar são a mesma coisa?

Não. A célula é a unidade que gera; a placa, ou módulo, é o conjunto de células ligadas e encapsuladas. A norma NBR 10899, citada pelo CRESESB, define o módulo exatamente assim.

Célula fotovoltaica funciona com luz de lâmpada?

Gera alguma corrente com qualquer luz que tenha energia suficiente, mas a potência de uma lâmpada é muito menor que a do sol. O CRESESB descreve cerca de 1.000 W/m² de sol chegando a uma superfície inclinada em dia claro, o valor usado como padrão para a potência das placas. Para uma casa, o que conta é a luz do sol.

O que é célula tipo n?

É a célula feita sobre lâmina de silício com dopagem tipo n, como a TOPCon da placa de exemplo. O Fraunhofer ISE registra que 86% das lâminas produzidas em 2025 eram do tipo n. Para quem compra, o que importa continua na ficha técnica: potência, eficiência, coeficiente de temperatura e garantia.

Existe célula fotovoltaica fabricada no Brasil?

O manual do CRESESB, de 2014, registrava apenas uma fábrica de encapsulamento de módulos em funcionamento no país na época. Para o mercado de hoje, confira o registro do fabricante no Inmetro antes de comprar.

Fontes: CRESESB/Cepel, Manual de Engenharia para Sistemas Fotovoltaicos (2014), Fraunhofer ISE, Photovoltaics Report (julho de 2026), Canadian Solar, ficha técnica TOPBiHiKu6 CS6W-TB-AG, CRESESB/Cepel, SunData v3.0, consultado em 28/09/2026, INPE, Atlas Brasileiro de Energia Solar, 2ª edição, ANEEL, dados abertos de tarifas das distribuidoras e Agência Brasil, bandeira verde em outubro de 2026.