Efeitos da distribuição espectral da radiação solar na caracterização de dispositivos fotovoltaicos de diferentes tecnologias - Winck, André Luís (2021)
Atualmente existem diversas tecnologias de fabricação de módulos fotovoltaicos e muitas pesquisas são realizadas para melhorar a eficiência de células e módulos tais como associação de diferentes materiais com respostas espectrais diferentes e melhorias nos processos de fabricação. Percebe-se também que, mesmo com vários estudos existentes sobre a variação do espectro solar ainda faltam estudos mais aprofundados dos seus efeitos em campo. Diante deste quadro busca-se com este trabalho avaliar, através de fontes luminosas que simulam a radiação solar, através de medições de espectros solares ao ar livre e também através de simulações computacionais da radiação solar a partir de modelos de transferência radiativa que utilizam parâmetros atmosféricos como dados de entrada, o efeito destas diferentes distribuições espectrais sobre o fator de descasamento espectral, e também sobre o fator de descasamento experimental, em cinco tecnologias de fabricação de módulos, sendo quatro módulos de filmes finos (CIGS, CdTe, a-Si (TJ), a-Si/µ-Si) e uma célula de c-Si. Para isso, foram utilizadas células de referência de c-Si com filtros, que simulam a tecnologia dos módulos ensaiados sem apresentar efeitos metaestáveis. Todas as medições das células de referência e também dos módulos em teste foram registradas de forma sincronizada com digitalizadores de 16 bits. Foram descritos os processos de instalação e de medição das células de referência, dos shunts, dos digitalizadores e dos módulos no simulador solar e também em uma câmara climatizada rotativa para ensaios ao ar livre. Efetuou-se o cálculo do fator de descasamento espectral das junções de cada um dos módulos em relação à tecnologia c-Si, para posterior determinação, em simulador solar, da corrente de curto circuito teórica de cada junção. Foram utilizadas distribuições espectrais da radiação solar, geradas por programa de transferência radiativa e também distribuições medidas através de espectrorradiômetro, relativos aos mesmos dias, horas e minutos das medições realizadas ao ar livre em uma câmara climatizada no Labsol. Avaliou-se também os efeitos, no verão e no inverno, de espectros simulados, para as cinco regiões do Brasil, em módulos com diferentes respostas espectrais. No simulador solar, foi avaliado o efeito da variação espectral da irradiância nos módulos testados. Como resultado deste trabalho foi validada uma metodologia de medição simultânea ao ar livre do fator de descasamento experimental; foi demonstrado o efeito da variação espectral da radiação solar sobre algumas tecnologias de módulos nas cinco regiões do Brasil e também foi demonstrado o efeito da variação espectral do simulador solar nos módulos avaliados. Conclui-se que, as comparações entre os resultados das medições ao ar livre em uma câmara climatizada e os resultados dos cálculos e simulações apresentaram entre si variações médias de 1%, sendo portanto, coerentes e validando desta forma a metodologia de medição simultânea realizada.