Avaliação da degradação de módulos fotovoltaicos de silício cristalino em sistemas conectados à rede elétrica

Abstract

Esta Tese apresenta diversas modalidades de degradação de materiais que afetam a operação de módulos fotovoltaicos ao longo de vários anos de utilização. Para abordar estes fenômenos foram analisados dois sistemas com diferentes tempos de operação em duas localidades distintas, mas cujos módulos fotovoltaicos têm a mesma tecnologia de fabricação. Uma das instalações tem tempo de utilização de vinte e quatro anos, próximo do limite máximo da vida útil indicada pelos fabricantes, a outra em operação há quinze anos, no período de meia-vida. Foi aplicada uma metodologia para detectar os diferentes modos de degradação, buscando-se observar os problemas que surgem durante o ciclo de operação das instalações. Foram utilizadas técnicas de termografia, ensaios de curva I-V e imagens de eletroluminescência para investigar os defeitos que ocorreram pela exposição dos sistemas aos longos períodos de operação citados. Os principais defeitos generalizados encontrados foram o escurecimento e as delaminações do encapsulamento das células, influenciando a deterioração da camada antirreflexiva. Apesar dos modos de degradação observados, é possível indicar que os sistemas ainda continuam dentro de expectativa de boa operação, com degradação média em potência entre 0,4% e 0,7% ao ano.

This Thesis presents several modalities of degradation of materials that affect the operation of photovoltaic modules over several years of use. To address these phenomena we analyzed two systems with different operating times in two different locations, but whose photovoltaic modules have the same manufacturing technology. One of the installations has a service life of twenty-four years, close to the maximum life limit stated by the manufacturers, the other has been in operation for fifteen years, i.e., in the half-life. A methodology was applied to detect the different degradation modes, seeking to observe the problems that arise during the operation cycle of the facilities. Thermography techniques, I-V curve tests and electroluminescence images were used to investigate the defects that occurred by exposing the systems to the long periods of operation as mentioned. The main generalized defects found were the darkening and delaminating of cell encapsulation, influencing the deterioration of the antireflective layer. Despite the degradation modes observed, it is possible to indicate that the systems still remain within the expectation of good operation, with average degradation between 0.4% and 0.7% per year.