A célula solar bifacial é um dispositivo capaz de converter em energia elétrica a radiação que incide em ambas caras (Figura 1).

Esta estrutura de célula solar foi idealizada por Zaitseva e Fedoseeva [1] em 1961 e Mori [2] em 1966, porém somente no ano de 1978 dois grupos de pesquisa, um no México [3] e o outro na Espanha [4], conseguiram desenvolver experimentalmente estes dispositivos.

Figura 1. Estrutura de uma célula solar bifacial de silício com emissores homogêneos e malha metálica em ambos lados. Fonte: [5].

Durante essas quatro últimas décadas, novos conceitos foram aplicados para melhorar a eficiência das células solares bifaciais, como a modificação nas estruturas de junção para diminuir a velocidade de recombinação da superfície posterior (campo de superfície posterior-BSF), o uso de substratos de alta qualidade, a passivação de emissor e de face posterior (passivated emitter and rear contacts – PERC) e sua família: PERD (célula com emissor passivado diretamente contatado – passivated emitter rear directly-contacted), PERL (célula com emissor passivado com difusão posteriorlocalizada – passivated emitter and rear locally diffused), PERT (célula de emissor passivado com região posterior totalmente difundida – passivated emitter rear totally difused) e PERF (célula de emissor passivado com junção flutuante posterior – passivated emitter rear floating-junction) [6]), o desenvolvimento da texturização, a aplicação de revestimentos antirreflexos, a otimização da malha metálica, etc.

Recentemente, Guerrero-Lemus [7] e Dullweber, T. et al. [8] fizeram uma revisão das diferentes configurações para as células solares bifaciais de silício já utilizadas e suas principais aplicações.

As estruturas bifaciais apresentam alto interesse por sua idoneidade para o uso de substratos finos, tendência crescente na indústria fotovoltaica. As melhorias derivadas do uso destas estruturas para lâminas de espessuras reduzidas, inclusive para iluminação monofacial, são derivadas da redução da refletividade da luz e da redução da recombinação posterior efetiva [9]. Além disso, há uma pequena diminuição da temperatura de funcionamento quando comparadas com as monofaciais, devido ao material de encapsulamento na parte posterior do módulo bifacial e, portanto, há um aumento correspondente na potência elétrica máxima [10] [11]. A possibilidade de utilizar um maior percentual de irradiância refletida pelo entorno (albedo), aumenta a produção mensal de energia de um módulo bifacial em até 4,0 %, segundo Yu et al., [12] quando comparado a um módulo convencional em um sistema fotovoltaico.

A eficiência para células solares bifaciais é freqüentemente determinada usando medições independentes para os lados dianteiro e traseiro sob um ou vários sóis. Uma abordagem alternativa é caracterizar a célula solar bifacial pela eficiência equivalente, igual à eficiência de uma célula solar monofacial regular capaz de gerar a mesma potência por unidade de área que a célula bifacial nas mesmas condições de teste.

Além disso, o termo eficiência equivalente pode representar a soma das eficiências do lado frontal e traseiro na proporção da irradiância em cada lado da célula solar bifacial. O fator de bifacialidade também é um parâmetro comum usado para células solares bifaciais, e é definido como a proporção de eficiências iluminando exclusivamente a parte frontal ou traseira da célula solar.

No mercado, estão disponíveis os seguintes módulos fotovoltaicos bifaciais: vidro-vidro sem moldura, vidro-vidro com moldura e folha posterior de vidro transparente com moldura, e as células solares são bifaciais tipo p PERC, tipo n PERT e tipo n Células solares HIT (heterojunção com camada fina intrínseca – heterojunction with intrinsic)), que vêm com o conceito full cell ou cut-cell [13]. Como para os módulos fotovoltaicos monofaciais, o custo dos módulos bifaciais caiu drasticamente nas últimas duas décadas. 

Notavelmente, à medida que os custos diminuíram, também diminuiu a diferença de custo entre os módulos mono e bifaciais [14]. Em 2020, a distribuição mundial de módulos fotovoltaicos que utilizavam células bifaciais era menor de 30%, e a previsão é que em 2030 seja superior a 80% (Figura 2). Os módulos bifaciais serão utilizados principalmente em instalações de centrais fotovoltaicas [15].

Figura 2. Distribuição mundial de módulos fotovoltaicos produzidos com células solares monofaciais e bifaciais, adaptado de ITPRV [15]. Fonte: [10]

[1] ZAITSEVA, A. K.; FEDOSEEVA, O. P. Study of possibility of bifacial silicon solar cell applications. Teploenergetika, v. 3, p. 89, 1961.
[2] MORI, H.. Radiation energy transducing device. U.S. Patent 3.278.811, 1966
[3] CHAMBOULEYRON, I., CHEVALIER, Y.. 1st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. Luexemburgo, 1978, pp. 967-976.
[4] LUQUE, A. et al. 1st European Photovoltaic Solar Energy Conference. Luxemburgo, 1978, pp. 268-277.
[5] MOEHLECKE, A. Conceptos avanzados de tecnología para células solares con emisores p+ dopados con boro. Tese de Doutorado, Universidade Politécnica de Madri, Espanha, 1996.
[6] GREEN, M. A. The passivated emitter and rear cell (PERC): From conception to mass production. Solar Energy Materials and Solar Cells, v. 143, p. 190-197, 2015.
[7] GUERRERO-LEMUS, R. et al. Bifacial solar photovoltaics–A technology review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 60, p. 1533-1549, 2016.
[8] DULLWEBER, T. et al. Present status and future perspectives of bifacial PERC+ solar cells and modules. Japanese Journal of Applied Physics, v. 57, n. 8S3, p. 08RA01, 2018.
[9]PAN, A. C. Convertidores fotónicos para células solares bifaciales de silicio. 2009. Tese de Doutorado. Universidade Politécnica de Madri.
[10] CRESTANI, T. Desenvolvimento de células solares bifaciais PERT base P com junção flutuante e análise da passivação. Tese de doutorado. 2021
[11] YANG, L.; et al. High efficiency screen printed bifacial solar cells on monocrystalline CZ silicon. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. v. 19, p. 275-279, 2011.
[12] YU, B., et al. A study on electrical performance of N-type bifacial PV modules. Solar Energy, v. 137, p. 129-133, 2016.
[13] Hartmut Nussbaumer. Overview: bifacial module concepts. 4th bifiPV Workshop Konstanz, Alemanha, 2017. Disponível em: <http://npv-workshop.com/fileadmin/layout/images/Konstanz-2017/1__H._Nussbaumer_ZHAW_module_overview.pdf>.
[14] Lusson, L. Bifacial modules: The challenges and advantages. 2020. Disponível em: <https://www.pv-magazine.com/2020/08/19/bifacial-modules-the-challenges-and-advantages/ >.
[15] ITRPV 2021 - International Technology Roadmap for Photovoltaic, SEMI PV Group Europe, 2017. 12ª edição, abril 2021. Disponível em: http://www.itrpv.vdma.org/en/.

Compartilhe esse artigo em suas redes:

Nos acompanhe nas redes sociais

Parceiros

De: Coletivo Lift Para: Mundo

Copyright © 2021. All rights reserved.