Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO
Autor(a) principal: | |
---|---|
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 |
Resumo: | 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 |
id |
UFMG_960406395df5bbaf2c5bb19f25eb884b |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-B58LTZ |
network_acronym_str |
UFMG |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFMG |
repository_id_str |
|
spelling |
Vanessa de Freitas Cunha LinsMarcelo Machado VianaAntônia Sonia Alves Cardoso DinizMichele Candida Carvalho de Oliveira2019-08-14T01:51:33Z2019-08-14T01:51:33Z2018-07-31http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B58LTZAs 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 filmeRenewable sources of energy, such as solar, stand out as promising sustainable alternatives, given the growing world energy demand. The crystalline silicon photovoltaic modules are the most used in the conversion of solar energy into electricity. These modules are subject to weather conditions that may cause degradation of the encapsulant ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), affecting the efficiency, stability and service life of the PV conversion. In this work, initially, a critical and consistent literature review of the degradation of the EVA encapsulant was carried out. After this study, the performance investigation of four photovoltaic crystalline silicon modules installed in the state of Minas Gerais, Brazil, was carried out for approximately 15 years in the field. Electrical tests were performed on four photovoltaic modules, obtaining the I-V and P-V curves using the flash simulator and thermographic image. The Fourier transform infrared spectroscopy by attenuated total reflectance (ATRFTIR) and thermal analyzes (thermogravimetry (TG), differential thermogravimetry (DTG) and differential scanning calorimetry (DSC)) were also performed to characterize the degradation of EVA encapsulant for two selected modules. Scanning electron microscopy (SEM) coupled to X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) and ATR-FTIR, were used to identify the elemental composition of the glasses of photovoltaic modules. The results showed that the modules installed in the same regions presented different degradation processes of the EVA encapsulant. After this study, it was proposed the development of a encapsulant based on the addition of graphene oxide (GO) to EVA encapsulant forming the nanocomposite (EVA/GO), in order to improve the stabilization against photodegradation. These films with concentrations of GO wt. %: 0.25, 0.50, 0.75, 1.0 and 2.0 were characterized by: ATR- FTIR, DSC and TG/DTG, before and after they underwent accelerated aging processes (in Weather-Ometer and of UVB rays chamber). In general, the addition of GO minimized EVA encapsulant degradation. Only the encapsulant with GO concentration of 0.25wt. % was shown as a promising one for photovoltaic modules, since the transparency of the films with the other concentrations was impairedUniversidade Federal de Minas GeraisUFMGEnergia solarSilicioEngenharia quimicaEncapsulante copolímero de EVAÓxido de grafenoMódulo fotovoltaicoFotodegradaçãoNanocompósitos EVA/GOEstudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GOinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdfapplication/pdf4507191https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-B58LTZ/1/tese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf9eb31af401d276ffc4e3a1291fd6c16fMD51TEXTtese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf.txttese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf.txtExtracted texttext/plain246262https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-B58LTZ/2/tese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf.txt1b7370bb1171fdedd0a4b7634f62bb05MD521843/BUOS-B58LTZ2019-11-14 12:06:03.571oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-B58LTZRepositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T15:06:03Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
title |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
spellingShingle |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO Michele Candida Carvalho de Oliveira Encapsulante copolímero de EVA Óxido de grafeno Módulo fotovoltaico Fotodegradação Nanocompósitos EVA/GO Energia solar Silicio Engenharia quimica |
title_short |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
title_full |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
title_fullStr |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
title_full_unstemmed |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
title_sort |
Estudo da fotodegradação e o desenvolvimento de encapsulante para módulos fotovoltaicos de silício cristalino baseado no nanocompósito EVA/GO |
author |
Michele Candida Carvalho de Oliveira |
author_facet |
Michele Candida Carvalho de Oliveira |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Vanessa de Freitas Cunha Lins |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Marcelo Machado Viana |
dc.contributor.advisor-co2.fl_str_mv |
Antônia Sonia Alves Cardoso Diniz |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Michele Candida Carvalho de Oliveira |
contributor_str_mv |
Vanessa de Freitas Cunha Lins Marcelo Machado Viana Antônia Sonia Alves Cardoso Diniz |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Encapsulante copolímero de EVA Óxido de grafeno Módulo fotovoltaico Fotodegradação Nanocompósitos EVA/GO |
topic |
Encapsulante copolímero de EVA Óxido de grafeno Módulo fotovoltaico Fotodegradação Nanocompósitos EVA/GO Energia solar Silicio Engenharia quimica |
dc.subject.other.pt_BR.fl_str_mv |
Energia solar Silicio Engenharia quimica |
description |
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 |
publishDate |
2018 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2018-07-31 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2019-08-14T01:51:33Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2019-08-14T01:51:33Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B58LTZ |
url |
http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B58LTZ |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Minas Gerais |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFMG |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Minas Gerais |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFMG instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) instacron:UFMG |
instname_str |
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) |
instacron_str |
UFMG |
institution |
UFMG |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFMG |
collection |
Repositório Institucional da UFMG |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-B58LTZ/1/tese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-B58LTZ/2/tese_final_corrigida__michele_c_ndida_carvalho_de_oliveira.pdf.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
9eb31af401d276ffc4e3a1291fd6c16f 1b7370bb1171fdedd0a4b7634f62bb05 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1803589171040747520 |