Efeito do estresse mecânico em um módulo fotovoltaico monofacial com células de silício monocristalino

Abstract

Photovoltaic solar energy has been highlighted every day as one of the main sources of renewable energy. Its main advantage is associated with the isonomic availability of the fundamental resource for the production of electricity through photovoltaic modules, sunlight. In this context, knowing and understanding the various phenomena associated with this conversion is a fundamental step for the development of this technology. Therefore, this work was based on the study of the effect of mechanical stress on a monofacial photovoltaic module with monocrystalline silicon cells. Initially, the module was characterized through several tests that included: maximum peak power, electrical isolation, electroluminescence. Then, the equipment was subjected to static mechanical load testing according to MQT 16 of IEC 61215:2016 and later characterized again with the same initial tests. During the mechanical test there was no evidence of circuit opening – indicating the quality of the interconnections between cells and buses. Furthermore, the results showed that the M7K photovoltaic module, after mechanical stress, showed a reduction in maximum power (3.6%) - a result of the appearance of longitudinal and transversal cracks, as well as the breakage of six cells. Another significant impact refers to the increase in series resistance and also in shunt resistance.

A energia solar fotovoltaica tem se destacado a cada dia como uma das principais fontes de energia renovável. Sua principal vantagem está associada à disponibilidade isonômica do recurso fundamental para produção de energia elétrica através dos módulos fotovoltaicos. Nesse contexto, conhecer e compreender os diversos fenômenos associados a essa conversão é etapa fundamental para o desenvolvimento dessa tecnologia. Sendo assim, este trabalho baseou-se no estudo do efeito do estresse mecânico em um módulo fotovoltaico monofacial com células de silício monocristalino. Inicialmente, o módulo foi caracterizado através de diversos ensaios que incluíram: potência máxima de pico, isolamento elétrico, eletroluminescência. Em seguida, o equipamento foi submetido ao ensaio de carga mecânica estática de acordo com a MQT 16 da IEC 61215:2016 e posteriormente caracterizado novamente com os mesmos ensaios iniciais. Durante o teste mecânico não houve indícios de abertura dos circuitos – indicando qualidade das interconexões entre células e barramentos. Além disso, os resultados mostraram que o módulo fotovoltaico M7K, após o estresse mecânico, apresentou redução da potência máxima (3,6%) - resultado do aparecimento de trincas longitudinais e transversais, bem como a quebra de seis células. Outro impacto significativo refere-se ao aumento da resistência série e também da resistência shunt.