Painéis fotovoltaicos residenciais com alta tolerância ao sombreamento parcial

Da pv magazine Global

Cientistas liderados pelo Instituto de Pesquisa Eletrotecnológica da Coreia desenvolveram novos módulos solares residenciais de alta tensão para pequenas áreas (SAHiV) que, segundo eles, foram projetados para suportar alto sombreamento parcial.

Os pesquisadores projetaram painéis com formatos retangulares e triangulares e células solares conectadas em paralelo, que apresentam maior tolerância ao sombreamento parcial em comparação com células conectadas em string. “No entanto, a tensão do módulo será muito baixa em uma conexão paralela”, enfatizaram também. “Projetar um módulo com conexões paralelas de células de alta tensão e baixa corrente é uma solução básica, mas é impossível com células solares comerciais”.

Os acadêmicos dividiram as células convencionais medindo 60 mm × 60 mm em 12 células com formato triangular e retangular, medindo 15 mm × 20 mm e 30 mm × 20 mm, respectivamente.

“Conectamos 12 células em cordas para nos tornarmos um subgrupo para formar uma célula de pseudo-alta tensão e baixa corrente com as mesmas dimensões de uma célula convencional”, disseram. “Este projeto difere daquele das células em telhas, onde um módulo é dividido em quatro a seis peças dispostas em string no sentido do comprimento e conectadas em subgrupos de string para agrupar com conexões paralelas nas laterais.”

Os painéis shingled apresentam uma estrutura sem barramentos, na qual apenas uma pequena proporção das células não é exposta à luz solar. As células são ligadas com adesivo eletricamente condutor para formar um cordão de alta densidade e as tiras resultantes são conectadas. O número reduzido de barramentos reduz as perdas por sombreamento.

Com essas células, o grupo de pesquisa construiu módulos solares medindo 240 mm x 180 mm e área ativa de 432 cm2. Eles também construíram um módulo shingled com quatro células de subgrupo, onde cada célula do subgrupo consistia em 12 células de string, e um módulo SAHiV com 12 células de subgrupo, onde cada célula de subgrupo consistia em 12 células de string. Finalmente, eles também projetaram um módulo triangular SAHiV com 12 células de subgrupo, onde cada célula de subgrupo consistia em 12 células de string.

Através de uma série de simulações e experimentos de verificação baseados em Monte Carlo, os cientistas testaram o desempenho de todos os painéis sob diferentes tipos de padrões e ângulos de sombreamento, incluindo oito cenários de sombreamento discretos e cinco cenários de sombreamento contínuo. Eles compararam seu desempenho com o de um painel de telhas de referência.

Os pesquisadores disseram que os testes mostraram que tanto os módulos SAHiV quanto os módulos triangulares SAHiV são menos sensíveis a geometrias de sombreamento parcial. “Descobrimos que o módulo triangular SAHiV demonstra melhor tolerância ao sombreamento parcial na maioria dos cenários investigados”, explicaram ainda, observando que esta tolerância ao sombreamento é particularmente alta sob sombreamento superficial de até 50%.

“Para os módulos triangulares SAHiV e SAHiV no padrão de sombreamento vertical, pequenas alterações na área total de sombreamento resultam na mesma potência”, disse o grupo. “Os módulos SAHiV são robustos contra mudanças no formato do sombreamento, desde que a área de sombreamento seja semelhante.”

Os cientistas apresentaram a nova arquitetura do módulo no estudo “Small area high voltage photovoltaic module for high tolerance to partial shading”, que foi publicado recentemente na iScience. “Os resultados deste estudo indicam que o módulo SAHiV é muito adequado para aplicações urbanas com sombras imprevisíveis e terrenos limitados”, concluíram. “Sob estas condições, o módulo SAHiV aumentará o seu desempenho em 1,5–3 vezes em comparação com os módulos convencionais, maximizando a produção de eletricidade.”