Determinação da energia e força de delaminação por peeling pelo método de elementos finitos: primeiro passo na reciclagem de painéis solares fotovoltaicos
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Data
Autores
Orientador
Hernandez, Bruno Agostinho 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia Mecânica - FEB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A capacidade global de energia solar fotovoltaica tem aumentado rapidamente. No entanto, à medida que a produção de energia desses módulos cresce, eles eventualmente alcançarão o fim de sua vida útil — geralmente entre 25 e 30 anos. Entre os métodos disponíveis de reciclagem e recuperação de painéis solares, a delaminação por peeling destaca-se por sua simplicidade e baixa exigência energética. Entretanto, existem variáveis que ainda precisam ser estudadas desse processo. O Modelo de Zona Coesiva (CZM) em conjunto com o método dos Elementos Finitos (EF) oferece uma abordagem numérica robusta para estudar o peeling, permitindo estimar as forças, tensões e energia envolvidas no processo. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo em elementos finitos para simular a delaminação em um painel fotovoltaico. Um modelo em EF, seguindo a norma ASTM D5528, composto por duas camadas de silício cristalino (c-Si), de dimensões 125 mm x 20 mm x 5 mm, unidas por uma interface de EVA com espessura nula foi desenvolvido utilizando software especializado. Um deslocamento foi aplicado à extremidade da camada superior de c-Si que continha uma trinca inicial ao de 50 mm. Para validar o modelo, dois estudos publicados previamente, que analisaram o comportamento de materiais adesivos utilizando o método de peeling, foram replicados. O modelo foi adaptado às condições de cada estudo e apresentou resultados com um erro percentual médio de 11,38%. Com a validação do modelo, a simulação de peeling foi realizada com as propriedades mecânicas do c-Si e do EVA. A força de adesão encontrada para o EVA foi de 24,603 N/mm, com o erro percentual podendo variar entre 146,03 % a 23,015 % de acordo com valores encontrados na literatura.
Resumo (inglês)
The global capacity of photovoltaic solar energy has been rapidly increasing. However, as the energy production of these modules grows, they will eventually reach the end of their service life—typically between 25 and 30 years. Among the available methods for recycling and recovering solar panels, delamination by peeling stands out due to its simplicity and low energy demand. Nevertheless, there are still variables in this process that require further investigation. The Cohesive Zone Model (CZM), combined with the Finite Element Method (FEM), provides a robust numerical approach to study peeling, allowing for the estimation of the forces, stresses, and energy involved in the process. This work aims to develop a finite element model to simulate delamination in a photovoltaic panel. A FEM model following the ASTM D5528 standard, composed of two crystalline silicon (c-Si) layers with dimensions of 125 mm × 20 mm × 5 mm, bonded by a zero-thickness EVA interface, was developed using specialized software. A displacement was applied to the edge of the upper c-Si layer, which contained an initial crack a₀ of 50 mm. To validate the model, two previously published studies that analyzed the behavior of adhesive materials using the peeling method were replicated. The model was adapted to the conditions of each study and presented results with an average percentage error of 11.38%. After validation, the peeling simulation was performed using the mechanical properties of c-Si and EVA. The adhesion force found for EVA was 24.603 N/mm, with the percentage error ranging from 146.03% to 23.015%, according to values reported in the literature.
Descrição
Palavras-chave
Elementos Finitos, Delaminação, Peeling, Fotovoltaico, Finite elements, Delamination, Fotovoltaic
Idioma
Português
Citação
VITTI, João Vinícius Solera. Determinação da energia e força de delaminação por peeling pelo método de elementos finitos: primeiro passo na reciclagem de painéis solares fotovoltaicos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2025.
