Quando se trata de tecnologias relacionadas a sistemas fotovoltaicos, sabemos que o crescimento e evolução são constantes. A cada dia que passa, novos módulos solares são desenvolvidos, são feitas melhorias de projetos visando melhor eficiência energética, novos inversores são fabricados, tudo isso com o objetivo de fornecer o melhor para o mercado atual, que se encontra em grande ascensão.
Mas em meio a tantas novidades, há sistemas que existem há um bom tempo no mercado e que não conhecemos o suficiente, como por exemplo os módulos com tecnologia Half Cell. Você sabe do que se trata essa tecnologia? Quais são os benefícios de se utilizar módulos com essa característica aplicada? Veremos abaixo um breve explicativo sobre tal tecnologia.
O que é um módulo Half Cell?
Originalmente as células fotovoltaicas são redondas/circulares, e no processo de fabricação das mesmas, a forma mais fácil de retificá-las para utilização e aplicação é através de uma seção quadrada. A tecnologia Half Cell (ou meia célula) é baseada na fabricação de células fotovoltaicas cortadas “ao meio”, ou seja, após a fabricação convencional para obter-se uma seção quadrada, existe um processo de corte adicional denominado TLS (Thermal Laser Separation), fazendo com que as células sejam divididas ao meio sem causar nenhum dano físico/mecânico ao sistema (este processo deu início aos painéis de 144 células, diferentes dos convencionais de 72). É por conta dessa subdivisão da célula no formato retangular, dá-se o nome de Half Cell.
Qual o real motivo de se cortar a célula ao meio? Quais os benefícios?
Maior Eficiência
Assim como qualquer outro sistema elétrico ou eletrônico, o módulo fotovoltaico também possui perdas durante sua conversão de energia/operação. Perdas essas por conta da resistividade dos componentes, perdas por calor (perda Joule) e demais fatores de construção dos mesmos. Foi visando essas perdas que o sistema Half Cell foi desenvolvido, com a função de reduzir as perdas na conversão de energia e fornecer o máximo de potência possível.
Uma das perdas mais convencionais em um módulo fotovoltaico é ligado diretamente a corrente de operação do sistema, denominadas perdas ôhmicas. Como as células são cortadas ao meio, sua corrente de operação é também reduzida, porém a ¼ do convencional. Isso porque a potência elétrica depende do quadrado (²) da corrente.
- Perdas de uma célula convencional -> P = Ri2
- Perdas de uma célula com sistema Half Cell -> P = R (i/2)2= Ri2/4
Com essa simples modificação na célula, obtemos uma eficiência bastante considerável no módulo como um todo.
Maior tolerância a sombreamento, hot spots e micro crack
Os módulos Half Cell, assim como suas células também se subdividem em duas partes, diferentemente de um módulo Full Cell convencional. Neste caso, é aplicado em seu projeto 3 diodos de bypass no centro do módulo dividindo-o em dois circuitos elétricos distintos e que trabalham de forma independente.
Sendo assim, todo e qualquer efeito de sombra ou pontos quentes/hot spots (causados por correntes reversas no sistema) que afetam uma metade do módulo, não afetará a outra metade, fazendo com que a eficiência de geração seja a máxima possível. Por exemplo: No local de instalação, há um ponto com sombreamento que compromete a metade inferior do módulo. Isso faria com que, em um módulo convencional, toda a geração dele e da string fosse afetada. Porém, com o sistema Half Cell presente no módulo, a geração superior do mesmo se mantém em 100% enquanto apenas a metade sombreada sofra com tais efeitos.
Comportamento de geração de um módulo Half Cell – Circuitos distintos. Fonte: Canadian Solar BR
Lembrando que tal tecnologia também é mais eficiente em casos de micro crack, que são microfissuras invisíveis a olho nu, proveniente muitas vezes de pressões muito grandes sobre o módulo, causadas no ato do transporte e mal alocação do mesmo, por exemplo. Isso porque qualquer microfissura “morre” na borda da célula ou em então no busbar do mesmo, que existe em maior quantidade no módulo Half Cell fazendo com que a eficiência, e também a vida útil do módulo seja maior pelo fato de não comprometer uma área tão grande quanto o sistema convencional.
Outro ponto importante a se comentar é em relação a temperatura de operação de um módulo Half Cell. Pelo fato de o mesmo conter 03 caixas de junção para alocar os diodos bypass (os convencionais têm apenas 01 junction box), a temperatura proveniente da operação dos componentes é reduzidas pelo fato de trabalharem separados, resultando em uma queda de temperatura de 15°C a 20°C em comparação a um módulo convencional.
Painel Half Cell com 03 junction box. Fonte: Canadian Solar
Conclusão
Após debatermos algumas das principais características do sistema Half Cell, podemos ter uma base da quantidade de benefícios que o mesmo pode oferecer. Isso tudo ligado a um ótimo custo benefício e também um grande rendimento, já que o valor de fabricação é praticamente o mesmo dos painéis Full Cell e também pelo fato destes sistemas oferecerem uma quantidade de potência por módulo também superior aos demais.
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Autor: Vinícius César de Campos – Eng. Eletricista.
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