Simulador solar para painéis fotovoltaicos curvos

Pesquisadores na Espanha montaram um simulador solar experimental para painéis solares curvos e integrados a veículos. Eles descobriram que as medições da corrente de curto-circuito das células seguiram a resposta do cosseno ideal da curvatura com diferenças menores que 0,5%.

Imagem: Guido Vallerotto, Polytechnic University of Madrid

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Da pv magazine Global 
Para enfrentar o desafio de caracterizar sistemas fotovoltaicos tridimensionais curvos integrados a veículos (VIPV), cientistas da Universidade Politécnica de Madri desenvolveram os princípios de design e requisitos de configuração para um simulador solar.
“Estamos considerando a produção comercial no futuro”, disse o autor correspondente, Guido Vallerotto, à pv magazine. “Por enquanto, ainda estamos melhorando vários aspectos do simulador. A versão que usamos para a caracterização no papel não está pronta para comercialização, mesmo que praticamente esteja totalmente operacional e funcionando”.
Em um teste de um módulo com raio de curvatura de 1 metro, a equipe de pesquisa descobriu que as medições de seu simulador solar da corrente de curto-circuito das células seguiram a resposta ideal do cosseno da curvatura com diferenças menores que 0,5%.
Ele também verificou que uma fonte de luz não colimada, normalmente usada em simuladores solares convencionais para módulos planos, teve um aumento de não uniformidade entre 2% e 20%, dependendo do módulo. A intrínseca falta de uniformidade sob irradiação normal causada pela forma curva é reforçada quando é iluminada com uma fonte de luz não colimada, disseram os pesquisadores.
Os pesquisadores testaram sua solução de simulador solar em um painel plano e em três módulos curvos, com raios de curvatura de 3m, 2m e 1m, respectivamente. Os módulos foram equipados com 32 células metal wrap-through (MWT) com oito cadeias de 4 células. Cada corda foi medida independentemente e comparada com a resposta de cosseno esperada.

A equipe definiu a localização da fonte de luz, o tipo de fonte de luz e a duração dos pulsos. Eles escolheram um simulador solar Helios 3198, originalmente desenvolvido para caracterizar o concentrador fotovoltaico (CPV), e o adaptaram ao projeto proposto. A fonte de alimentação de pulso de luz e os componentes eletrônicos foram modificados para acomodar o tempo de resposta mais lento das células de silício convencionais.

A configuração incluía um túnel preto para rejeição de luz difusa, incluindo os defletores e caixa de armadilha de luz e câmaras. O projeto do túnel é fundamental para alcançar uma não uniformidade de irradiância melhor que 1%, disseram os pesquisadores. Câmaras de captura de luz mais próximas da lâmpada e defletores distribuídos ao longo do túnel são necessários para suprimir efetivamente a luz difusa e garantir que apenas a luz refletida pelo espelho colimador atinja o plano de medição.

O simulador é baseado em uma abordagem multi-flash com a lâmpada de flash Xenon acionada enquanto o módulo é polarizado em uma tensão diferente em cada pulso de flash, registrando diferentes pares de pontos de tensão-corrente durante a queda do pulso. O sistema de iluminação consiste em um colimador redondo com diâmetro de 2 m e distância focal de 6 m e uma pequena lâmpada de flash toroidal de 65 mm de diâmetro para derivar um feixe colimado com divergência de 0,3 graus, semelhante à irradiância normal direta (DNI) em condições externas.

O projeto do simulador solar, a configuração e os resultados dos testes são apresentados no artigo “Simulador solar colimado para caracterização de módulo fotovoltaico curvo“, publicado na Solar Energy Materials and Solar Cells.

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