Pesquisadores da Universidade AGH de Cracóvia, na Polônia, e seu grupo de estudantes Eko-Energia AGH publicaram um estudo sobre sua abordagem para os módulos fotovoltaicos bifaciais integrados a veículos leves (VIPV), com camadas de compósito reforçado com fibra de vidro (GFRC), na plataforma de acesso aberto para pesquisas em estágio inicial SSRN.
“Os módulos que desenvolvemos empregam folhas reforçadas com fibra de vidro nos lados frontal e traseiro dos módulos. Isso torna os módulos bifaciais, resultando em uma produção de energia ligeiramente maior para uma determinada área”, disse Pradeep Padhamnath, professor assistente da Universidade AGH de Cracóvia e líder de pesquisa, à pv magazine.
O maior desafio na fabricação dos módulos foi projetar a camada apropriada de materiais, fornecendo a combinação ideal de transparência óptica, resistência e flexibilidade. “Embora, no artigo, tenhamos mostrado apenas cinco pilhas, testamos mais de 20 combinações de camadas diferentes com base nos resultados da simulação”, disse Padhamnath.
As características ópticas dos laminados preparados foram medidas usando um espectrômetro UV-VIS e as características de corrente-tensão simuladas foram testadas com um simulador fotovoltaico de laboratório de luz. A equipe observou que foi capaz de calcular as propriedades ópticas finais, mas as propriedades mecânicas só puderam ser testadas experimentalmente. “As camadas que tiveram o melhor desempenho óptico muitas vezes tinham propriedades mecânicas insuficientes”, explicou Padhamnath.
Os cinco módulos de prova de conceito foram feitos com células solares de contato traseiro interdigitado (IBC) e uma variedade de pesos de GRCF nas camadas frontal e traseira para encontrar a melhor combinação para restrições de peso, custo, transmissividade solar e resistência mecânica.
Os cientistas imprensaram duas células IBC entre camadas de folhas de GFRC com a resina desenhada sob vácuo e curada à temperatura ambiente. Os módulos foram preparados sem o uso de longarina ou laminador. A camada de GRCF na frente e outra camada de tecido composto reforçado com fibra de vidro tecida em sarja (TW-GRCF) na parte traseira variavam em peso de 50g / m² a 150 g / m² e na parte traseira de 150 g / m² a 450 g / m². Um vidro fotovoltaico padrão com 3,2 mm de espessura e 7200 g/m² foi usado como referência. Todos os protótipos tinham o mesmo filme de encapsulamento.
A pilha com o GRCF de 50 g/m² na frente e o TW-GRCF de 250 g/m² na parte traseira foram selecionados para testes adicionais. O grupo observou que o desenvolvimento de um processo de descascamento mais suave ou a automação do processo de descascamento poderia permitir o uso do material GRFC mais leve.
Outro aspecto do estudo examinou os materiais dos conectores finais, comparando o desempenho dos conectores de alumínio (Al), cobre e níquel (Ni). As medições de eletroluminescência (EL) e saída de corrente-tensão (IV) da equipe revelaram que a liga de Ni permitiu a menor degradação relativa. Rachaduras foram observadas em módulos de Al, mas não foram observadas em módulos com conectores de cobre ou Ni, disse o grupo.
Mais detalhes do trabalho foram compartilhados em “Development of low-cost light weight c-Si photovoltaic modules for applications in VIPV“, publicado no SSRN.
“O próximo passo é aumentar a escala e fazer grandes módulos para serem integrados ao veículo. A equipe da Eko Energia está construindo a carroceria do veículo do zero em suas instalações de fabricação na universidade. Temos o design e o conceito de integrar módulos na carroceria/superfície do veículo durante sua fabricação”, disse Padhamnath.
Os testes de degradação do módulo foram realizados no Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Cingapura (SERIS) da Universidade Nacional de Cingapura (NUS).
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