Cortar as células de silício ao meio e torná-las capazes de gerar eletricidade a partir da luz solar que atinge ambos os lados dos módulos, são duas inovações que trouxeram a possibilidade de aumento do rendimento energético com pouco custo extra de produção. Consequentemente, ambas tecnologias cresceram de forma acelerada nos últimos anos e agora representam o mainstream na fabricação de células e módulos solares.
Uma nova verificação, que esteve entre os vencedores de um prêmio de cartaz na conferência PVSEC da UE realizada em Lisboa no mês passado, demonstrou que a combinação de desenhos de células semicortadas (half-cut) e bifaciais pode contribuir para a formação de pontos quentes (hotspots) e problemas de desempenho, sob certas condições. E os padrões de teste atuais, alertaram os autores do estudo, podem não estar equipados para detectar módulos vulneráveis a esse tipo de degradação.
Os pesquisadores, liderados pela consultoria técnica Enertis Applus, com sede na Espanha, cobriram partes de um módulo fotovoltaico para observar seu comportamento sob sombreamento parcial. “Forçamos o sombreamento para conseguir avaliar profundamente o comportamento dos módulos de meia célula monofacial e bifacial, com foco na formação de pontos quentes e nas temperaturas que esses pontos atingem”, explicou Sergio Suárez, gerente técnico global da Enertis Applus. “Curiosamente, identificamos pontos quentes espelhados, que emergem na posição oposta em relação aos pontos quentes normais, sem razões aparentes, como sombra ou quebras”.
Degradação mais rápida
O estudo indicou que o projeto de tensão de módulos de meia célula pode fazer com que os hotspots se espalhem além da área sombreada/danificada. “Os módulos de meia célula apresentaram um cenário intrigante”, continuou Suárez. “Quando um hotspot surge, o design paralelo de tensão inerente do módulo empurra outras áreas não afetadas para desenvolver hotspots também. Esse comportamento pode sugerir uma degradação potencialmente mais rápida em módulos de meia célula devido ao aparecimento desses hotspots multiplicados”.
O efeito também se mostrou especialmente forte em módulos bifaciais, que atingiram temperaturas de até 10 ºC mais altas do que os módulos de face única no estudo. Os módulos foram testados durante um período de 30 dias sob condições de alta irradiância, com céu nublado e claro. O estudo deve ser publicado em breve na íntegra, como parte dos anais do evento EU PVSEC 2023.
De acordo com os pesquisadores, esses resultados revelam uma rota para a perda de desempenho que não é bem coberta pelos padrões de teste do módulo.
“Um hotspot singular na parte inferior do módulo pode instigar vários hotspots superiores, que, se não forem resolvidos, podem acelerar a degradação geral do módulo por meio do aumento da temperatura”, disse Suárez. Ele observou ainda que isso poderia dar importância adicional às atividades de manutenção, como limpeza de módulos, bem como layout do sistema e resfriamento do vento. Mas detectar o problema logo no início seria preferível a isso, e exigiria novas etapas em testes e garantia de qualidade na fase de fabricação.
“Nossas descobertas destacam uma necessidade e uma oportunidade de reavaliar e possivelmente atualizar os padrões para tecnologias de meia célula e bifacial”, disse Suárez. “É essencial considerar a termografia, introduzir padrões térmicos específicos para meias-células e ajustar a normalização dos gradientes térmicos às Condições de Teste Padrão (STC) para módulos bifaciais.”
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