Análise de materiais e técnicas de encapsulamento de módulos fotovoltaicos

Abstract

The goal of this dissertation was to fabricate and characterize prototypes of photovoltaic modules to analyze the encapsulation materials. The prototypes were submitted to salt spray corrosion tests, thermal cycle test, thermal cycle followed of humidity and freezing test, ultra-violet and solar radiation exposure (external exposure) test. These prototypes were optically and electrically characterized before and after each test. The tests follow standards of the Brazilian Labeling Program (PBE), Photovoltaic Energy Systems and Equipments, National Institute of Normalization, Metrology and Industrial Quality (INMETRO) and the 61215 standard of International Eletrotechnical Commission (IEC). In the visual inspection, 90 % of the samples presented no significant changes after the tests. Surface alterations in the glasses and delamination in the area next to the busbar bar of the solar cell were observed only after the thermal cycles and humidity and freezing tests. In the reflectance analysis of different regions of the prototypes, no delamination or discoloration processes were observed after the tests. In summary, considering the analysis of materials after the tests, no significant degradation of encapsulating materials EVA 485 Etimex and Akasol PTL 3-38/75 were detected neither reactions between EVA and anti-reflective TiO2 coating and screen-printing metal grid. Degradation of the electric characteristics of the prototypes were observed, with 60 % approval in the salt spray test, 75 % in the exposition to ultraviolet radiation test, 50 % in the external exposition test, 75 % in the thermal cycle test and 75 % in the thermal cycle followed of humidity and freezing test. Concerning edge seal, it was observed that Lohmann tape presented the best results for most tests, with exception to the external exposure test.

Esta dissertação teve como objetivo a fabricação e caracterização de protótipos de módulos fotovoltaicos para análise dos materiais utilizados no encapsulamento dos mesmos. Os protótipos foram submetidos a testes de corrosão por névoa salina, teste de ciclos térmicos, teste ciclo térmico seguido de umidade e congelamento, teste de exposição à radiação ultravioleta e a exposição à radiação solar (exposição externa). Estes protótipos foram caracterizados opticamente e eletricamente antes e após cada teste. Os testes foram realizados baseados nas normas do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE), Sistemas e Equipamentos para Energia Fotovoltaica, Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) e nas normas 61215 da International Electrotechnical Commission (IEC). Na inspeção visual após os testes, 90 % das amostras não apresentaram mudanças significativas. Somente após o teste de ciclos térmicos e teste de umidade e congelamento foram observadas alterações na superfície dos vidros e delaminação em área próxima a barra coletora de uma célula solar. Na análise de refletância de diferentes regiões dos protótipos não foram evidenciados processos de delaminação ou descoloração após os testes. Concluiuse que, considerando os testes realizados, não houve degradação significativa dos materiais encapsulantes EVA Etimex 485 e filme posterior Akasol PTL 3-38/75 e tampouco reações entre EVA e filme anti-reflexo de TiO2 e metalização serigráfica. Foram observadas degradações nas características elétricas dos protótipos, com um percentual de aprovação de todos os protótipos igual a 60 % no teste de névoa salina, 75 % no teste de exposição à radiação ultravioleta, 50 % no teste de exposição externa, 75 % no teste de ciclos térmicos e 75 % no teste de ciclo térmico seguido de umidade e congelamento. Em relação ao tipo de selante utilizado nas bordas dos módulos, observou-se que aqueles selados com fita Lohmann apresentaram os melhores resultados nos testes, exceto no de exposição externa.