Os painéis solares tradicionais de silício revestidos com vidro podem ser resumidos pelo slogan de um popular anúncio alemão: “Quadratisch. Praktisch. Gut.” A flexibilidade e a facilidade da produção rolo a rolo são frequentemente associadas à promissora perovskita. Cientistas italianos provaram o contrário: desenvolveram um processo para produzir painéis de silício flexíveis utilizando um processo de laminação a rolo com laminação plástica, que oferece inúmeras vantagens.
Fonte da imagem: Universidade de Pádua
Cientistas da Universidade de Pádua e do Instituto de Materiais para Eletrônica e Magnetismo do Conselho Nacional de Pesquisa da Itália (IMEM-CNR) anunciaram o desenvolvimento de uma arquitetura na qual as frágeis células solares de silício são protegidas por camadas de polímero em vez de vidro pesado. O projeto é baseado em células de silício comerciais com uma espessura de IBC (contato traseiro interdigitado) de aproximadamente 150 µm. O processo de fabricação foi adaptado para a tecnologia de laminação contínua rolo a rolo, que tem o potencial de reduzir o custo de fabricação de painéis solares flexíveis.
Uma característica fundamental do desenvolvimento é a combinação da tecnologia de silício consolidada com a flexibilidade mecânica. As células solares de silício normalmente requerem uma proteção rígida de vidro e um substrato, pois as finas lâminas são facilmente danificadas por flexão, vibração e expansão térmica. Os cientistas italianos substituíram o vidro por tereftalato de polietileno (PET), que serve simultaneamente como camada protetora e reduz o peso do módulo. Os protótipos foram fabricados usando células SunPower Maxeon Gen III IBC montadas por meio de laminação a quente. O processo básico incluía uma temperatura de selagem do plástico de aproximadamente 390 °C, com aquecimento do rolo até 130 °C, uma velocidade de laminação de 9 mm/s e uma folga entre os rolos de 2 mm.
Os testes mostraram que a perda de eficiência após a laminação foi de aproximadamente 4,4% do valor original, sendo a principal causa não o dano ao silício, mas sim as perdas ópticas devido à reflexão da luz na interface ar/PET (doravante denominadas como [inserir aqui a definição de perda óptica]).Isso será eliminado por aditivos antirreflexo. Os pesquisadores testaram os módulos de plástico de forma abrangente, concentrando-se em seu desempenho em uma posição semicurvada. Um módulo de elemento único resistiu à curvatura com um raio de 95,4 mm sem desenvolver novas rachaduras, enquanto um módulo 2×2 de quatro elementos reteve aproximadamente 93% de sua capacidade original quando curvado com um raio de 155 mm.
Para testar o desempenho a longo prazo do elemento em uma superfície curva, um protótipo 2×2 foi montado em uma base curva com um raio de curvatura de 150 mm e exposto às intempéries por 672 horas (28 dias). Após esse período, ele reteve 96,12% de sua eficiência original, indicando uma significativa ausência de falhas de projeto nessa solução. A análise dos elementos danificados mostrou que o processo de laminação não cria novas rachaduras, embora possa contribuir para a propagação de defeitos existentes.
A equipe planeja reduzir ainda mais as perdas por reflexão, substituir a soldagem tradicional por fios por tecnologias de soldagem por pasta mais adequadas para a produção contínua (isso permitirá a fusão e ressoldagem das juntas no ponto de contato sem criar tensão mecânica) e realizar testes de longo prazo com ciclos repetidos de flexão e expansão térmica. Essa tecnologia é vista como promissora para a integração da energia solar na construção civil, transporte e outras aplicações onde os painéis de vidro convencionais são muito pesados ou inadequados devido à sua falta de flexibilidade.