Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO

• Autor(a) principal: Michele Candida Carvalho de Oliveira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B58LTZ
• topic: Encapsulante copolímero de EVA; Óxido de grafeno; Módulo fotovoltaico; Fotodegradação; Nanocompósitos EVA/GO; Energia solar; Silicio; Engenharia quimica

As fontes renováveis de energia, como a energia solar, destacam-se como promissoras alternativas sustentáveis, diante da crescente demanda energética mundial. Os módulos fotovoltaicos de silício cristalino são os mais usados na conversão da energia solar em energia elétrica. Estes módulos estão sujeitos a uma série de intempéries que podem provocar a degradação do encapsulante copolímero de etileno acetato de vinila (EVA), afetando assim, sua eficiência de conversão fotovoltaica, estabilidade e vida útil. Neste trabalho, inicialmente realizou-se uma revisão bibliográfica crítica e consistente da degradação do encapsulante EVA. Após esse estudo, realizou-se o trabalho de investigação da perda de desempenho de quatro módulos fotovoltaicos de silício cristalino instalados no estado de Minas Gerais, Brasil, por aproximadamente 15 anos em exposição no campo. Testes elétricos foram realizados em quatro módulos fotovoltaicos, obtendo as curvas IV e PV usando o simulador de flash e imagem termográfica. A espectroscopia na região de infravermelho por transformada de Fourier no modo refletância total atenuada (FTIR-ATR) e as análises térmicas (termogravimetria (TG), termogravimetria derivada (DTG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC)) também foram realizadas para caracterizar a degradação do encapsulante EVA para dois módulos selecionados. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia dispersiva em energia de raios X (EDS) e FTIR-ATR foram utilizadas para identificar a composição elementar nos vidros dos módulos fotovoltaicos. Os resultados mostraram que os módulos instalados nas mesmas regiões apresentaram diferentes processos de degradação do encapsulante EVA. Após esse estudo, foi proposto o desenvolvimento de um encapsulante com base na adição de óxido de grafeno (GO) ao encapsulante EVA formando o nanocompósito (EVA/GO), a fim de melhorar a estabilização frente à fotodegradação. Os filmes de concentrações em % m/m de GO: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 e 2,0 foram caracterizados, antes e depois de serem submetidos a processos de envelhecimento acelerado (em câmara Weather-Ometer e em câmara de raios UVB), por: FTIR-ATR, DSC e TG/DTG. De forma geral, a adição de GO minimizou a degradação do encapsulante EVA. Apenas a concentração de 0,25% m/m mostrou-se com possibilidade para aplicação como encapsulante de módulos fotovoltaicos, uma vez que as outras concentrações de GO reduziram a transparência do filme