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A energia solar fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico) sendo a célula fotovoltaica, um dispositivo fabricado com material semicondutor, a unidade fundamental desse processo de conversão.
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Este tipo de energia usa-se para alimentar inumeráveis aplicativos e aparelhos autónomos, para abastecer refúgios ou moradias isoladas da rede elétrica e para produzir eletricidade a grande escala através de redes de distribuição.
Devido à crescente demanda de energias renováveis, a fabricação de células solares e instalações fotovoltaicas tem avançado consideravelmente nos últimos anos. Entre os anos 2001 e 2015 produziu-se um crescimento exponencial da produção de energia fotovoltaica, dobrando-se aproximadamente a cada dois anos. A potência total fotovoltaica instalada no mundo (conectada à rede) ascendia a 16 GWp em 2008, 40 GWp em 2010, 100 GWp em 2012 e 140 GWp em 2013. No final de 2014, tinham-se instalado em todo mundo cerca de 180 GWp de potência fotovoltaica.
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Graças a este crescimento, e a constante sofisticação e a economia de escala, o custo da energia solar fotovoltaica baixou gradualmente desde o inicio do seu desenvolvimento, aumentando a eficiência, e conseguindo que o seu custo médio de geração elétrica seja já competitivo com as fontes de energia convencionais num crescente número de regiões geográficas, atingindo a paridade de rede.
A energia solar fotovoltaica converteu-se na terceira fonte de energia renovável mais importante em termos de capacidade instalada a nível global, após as hidroelétricas e eólicas, e supõe já uma fracção significativa do mix elétrico na União Europeia, cobrindo em media os 3,5 % da procura de eletricidade e atingindo os 7 % nos períodos de maior produção.[9] Em alguns países, como a Alemanha, Itália ou Espanha, atinge máximos superiores a 10 %, do mesmo modo que no Japão[12] ou em alguns estados solarengos dos Estados Unidos, como na Califórnia.
A produção anual de energia elétrica gerada mediante esta fonte de energia a nível mundial equivalia em 2015 a cerca de 184 TWh, suficiente para abastecer as necessidades energéticas de milhões de lares e cobrindo aproximadamente um 1 % da demanda mundial de eletricidade.
Muitas instalações fotovoltaicas encontram-se com frequência situadas nos edifícios: normalmente situam-se sobre um telhado já existente, ou bem se integram em elementos da própria estrutura do edifício, como entra luzes, claraboias ou fachadas.[90]
Alternativamente, um sistema fotovoltaico também pode ser montado fisicamente separado do edifício, mas conectado à instalação elétrica do mesmo para fornecer energia. Em 2010, mais de 80 % dos 9000 MWp de fotovoltaica que a Alemanha tinha em funcionamento por então, se tinham instalado sobre telhados.
A fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV, em suas siglas em inglês) está a incorporar-se de forma a cada vez mais crescente como fonte de energia elétrica principal ou secundária nos novos edifícios domésticos e industriais, e inclusive em outros elementos arquitectónicos, como por exemplo pontes. Teçe-las com células fotovoltaicas integradas são também bastante comuns neste tipo de integração.
Segundo um estudo publicado em 2011, o uso de imagens térmicas tem demonstrado que os painéis solares, sempre que exista uma brecha aberta pela que o ar possa circular entre os painéis e o teto, proporcionam um efeito de refrigeração passiva nos edifícios durante o dia e também ajudam a manter o calor acumulado durante a noite.