Para tornar os painéis fotovoltaicos de silício mais adequados para a construção de aplicações fotovoltaicas integradas (BIPV), como fachadas de baixa carga e como telhados de edifícios e armazéns mais antigos, pesquisadores baseados na Suíça e na Áustria construíram novos módulos sem vidro. O peso alvo era inferior a 6 kg/m 2 e a robustez mecânica e ambiental foi o foco dos testes.
“A pesquisa foi motivada pela necessidade urgente de módulos fotovoltaicos leves, visualmente atraentes e estruturalmente robustos, adequados para integração de edifícios – especialmente para reformar edifícios mais antigos e telhados leves que não podem suportar módulos fotovoltaicos tradicionais à base de vidro”, afirmou o coautor correspondente da pesquisa, Umang Bhupatrai Desai, à pv magazine.
O projeto apresentou um componente de folha traseira feito de um núcleo de estrutura de favo de mel de polipropileno entre camadas compostas reforçadas com fibra de vidro, que Desai observou ser “promissora” devido à sua rigidez mecânica e baixo peso. As folhas frontais poliméricas foram exploradas como alternativas ao vidro, mantendo o desempenho óptico. Além disso, folhas coloridas encapsuladas foram integradas em alguns dos módulos.
“Essa combinação visava atender às demandas mecânicas e estéticas do mercado BIPV”, explicou Desai.
Os componentes do painel foram os seguintes: uma folha traseira composta de camada de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP), favo de mel polimérico, camada GFRP, encapsulante de elastômero de poliolefina (POE) disponível comercialmente sem aditivos UV, células de conexão traseira do emissor passivado monofacial (PERC) de tamanho M2, encapsulante, folha colorida, encapsulante e folha frontal polimérica.
Os pesquisadores avaliaram duas variantes da camada de polipropileno com densidades de fibra de 820 e 660 g/m 2, com a alta densidade de fibra exibindo maior rigidez. Outros testes de envelhecimento mecânico e ambiental, como 2.000 h de calor úmido, 400 ciclos térmicos, 60 kWh/m2 de exposição aos raios UV e 40 ciclos de congelamento de umidade, foram concluídos em paralelo, resultando em menos de 5% de perda de energia.
“A baixa degradação sob envelhecimento ambiental severo, excedendo as condições IEC 61215:2021, superou as expectativas conservadoras”, disse o co-autor correspondente, Antonin Faes, à pv magazine.
Testes de impacto de granizo e ignição por incêndio também foram realizados. “Embora tenha sobrevivido ao impacto de pedras de granizo de 25 mm, os testes de incêndio revelaram que o núcleo do favo de mel mostrou danos sob a exposição à chama, mas poderia ser classificado para passar na classe E do padrão de incêndio ISO 11925”, relatou Desai.
Quanto ao impacto das folhas coloridas no desempenho do módulo PERC, a eficiência do módulo sem cor foi de 19,4%, que caiu para 14,28% para a cor cinza escuro e 11,92% para a cor bege.
Estão planejados mais testes de módulos e trabalhos relacionados. “Atualmente, estamos monitorando o desempenho desses módulos na forma de uma fachada para entender seu desempenho na operação externa real no clima da Europa Central”, disse Faes.
A equipe de pesquisa incluiu membros da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Centro Suíço de Eletrônica e Microtecnologia (CSEM), Instituto Austríaco de Pesquisa em Química e Tecnologia (OFI), Centro de Competência em Polímeros Leoben GmbH (PCCL), eUniversidade de Leoben
Desai observou que um pôster sobre o tema, “Façade Application of Light-Weight Glass-Free Colored PV Modules: Reliability Testing of the Large-Format Modules and Monitoring of the Demonstration Site”, será apresentado na UE PVSEC 2025.
A equipe apresentou o projeto do módulo e os resultados do teste em “Novel Mechanically Robust and Environmentally Stable Light-Weight Colored Photovoltaic Modules Based on Composite Polymer Backsheets“, publicado recentemente na Solar RRL.
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