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Jun 17, 2023

Análise da degradação do desempenho de módulos fotovoltaicos

A energia solar é uma fonte de energia limpa e ecologicamente correta. Também pode ajudar a reduzir a pegada de carbono global e a mitigar os impactos das alterações climáticas. Devido ao positivo

A energia solar é uma fonte de energia limpa e ecologicamente correta. Também pode ajudar a reduzir a pegada de carbono global e a mitigar os impactos das alterações climáticas. Devido aos aspectos positivos da energia solar, sua demanda cresce exponencialmente.

Os módulos fotovoltaicos (PV) são, sem dúvida, o componente mais significativo de um sistema de energia solar. Módulos fotovoltaicos de diversas tecnologias estão agora acessíveis no mercado, graças aos avanços da tecnologia. Silício policristalino (poli-Si), silício monocristalino (mono-Si), filme fino e mono-PERC (emissor passivado e contato traseiro) são alguns dos módulos mais utilizados. No entanto, operações contínuas de pesquisa e desenvolvimento (P&D) estão sendo realizadas para melhorar a eficiência de diversas tecnologias, como mono-PERT (emissor passivado traseiro totalmente difundido), heterojunção (HJT), ponto quântico, perovskita e muito mais.

Para manter um ativo funcionando com seu custo nivelado de energia (LCOE) ideal e extrair dele o máximo retorno do investimento (ROI), a integridade de um módulo fotovoltaico e sua verificação regular em intervalos definidos são de extrema importância. Deve ser entendido que os módulos fotovoltaicos são muito delicados e, portanto, vulneráveis ​​a defeitos. Mesmo uma rachadura de alguns milímetros em um módulo fotovoltaico pode fazer com que a produção de energia caia drasticamente ao longo do tempo.

Este artigo cobre de forma abrangente a análise de degradação de módulos fotovoltaicos. Ele trata dos fatores que afetam a degradação do desempenho dos módulos fotovoltaicos, o que inclui fatores inerentes e antropogênicos.

O artigo é direcionado a proprietários de ativos solares e especialistas do setor no domínio solar. Ele explica o que fazer e o que não fazer no manuseio de módulos fotovoltaicos, seja durante a instalação, operação ou manutenção de uma usina solar. Aderindo a algumas práticas básicas, conforme explicado no artigo, os defeitos em um módulo fotovoltaico podem ser minimizados e, portanto, o desempenho dos módulos fotovoltaicos pode ser melhorado.

No final, alguns testes de diagnóstico foram recomendados para serem realizados em módulos solares fotovoltaicos juntamente com os padrões aplicáveis ​​da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC). Esses testes de diagnóstico ajudam na compreensão da condição dos módulos fotovoltaicos e na detecção precoce de degradação/defeitos abruptos, se houver. As conclusões deste artigo baseiam-se na experiência de testes da Mahindra Teqo em mais de 7 GW de ativos solares, espalhados pela Índia (ver barra lateral) e no estrangeiro.

Em 30 de junho de 2023, a capacidade solar instalada na Índia era de 70.096,83 MW, o que constitui cerca de 16,1% da capacidade total de geração instalada na Índia, que inclui usinas de energia baseadas em combustíveis fósseis e não fósseis (Tabela 1).

À medida que a Índia avança fortemente com a visão de “ambiente verde e energia limpa”, a Autoridade Central de Eletricidade (CEA) afirmou que a geração a partir de fontes de energia renováveis ​​poderá aumentar para 44% já em 2029. A CEA também estimou que até 2029 ou Até 2030, a capacidade solar da Índia poderá ultrapassar a capacidade de geração térmica do país.

Espera-se que um módulo fotovoltaico típico se degrade entre 2% e 3% no seu primeiro ano de operação e entre 0,5% e 0,7% a partir do segundo ano de operação. A maior degradação no primeiro ano de operação é devida à degradação induzida pela luz (LID).

A presença de complexo boro-oxigênio defeituoso no wafer usado durante a fabricação de células fotovoltaicas é o principal motivo do LID. Afeta wafers de silício produzidos através do processo Czochralski. Após algumas horas de operação do módulo fotovoltaico sob luz solar, ocorre a estabilização da energia e, portanto, uma menor taxa de degradação garantida é observada a partir do segundo ano de operação.

A maioria dos fabricantes de módulos oferece garantia de desempenho linear por 25 anos de operação. No entanto, hoje em dia, há um número crescente de fabricantes de módulos que oferecem 30 anos de garantia de desempenho nos seus módulos (Figura 1). No entanto, devido a razões antropogénicas, um módulo fotovoltaico pode degradar-se a um ritmo acelerado. Módulos feitos de substrato tipo N apresentam menor degradação no desempenho em comparação com o tipo P.