Módulos bifaciais estão aqui para ficar. Mas, mesmo que os fabricantes comprometam novas capacidades para a produção de módulos de duas faces, abrangendo toda uma gama de tecnologias, ainda há desafios a superar, para realizar previsões de que bifacial representará quase 40% de todos os módulos produzidos na próxima década. O teste de flash conduzido no final da produção de células e módulos apresenta um desses, e há muito debate entre fornecedores de equipamentos sobre como esse estágio de fabricação deve tratar células e módulos bifaciais.
Os futuros padrões a serem publicados pela IEC especificam que o lado frontal piscando sozinho pode fornecer uma caracterização precisa das células, desde que um módulo de referência aplicável seja usado e a variação do processo seja mantida em menos de 5%. Imagem: Meyer Burger
O aumento de desempenho proporcionado pelo bifacial depende de uma série de fatores que podem variar enormemente entre instalações - a cor do solo, bem como a altura e o passo dos módulos. Normalmente, o aumento é descrito como "entre um aumento de 5% e 30% na produção". Mas os investidores e os proprietários de projetos querem muito mais certeza do que isso, tornando os projetos que utilizam módulos bifaciais mais difíceis de financiar e também levando potencialmente a esses projetos perdendo produtos adicionais por meio de otimizações simples.
Obter uma melhor compreensão do desempenho bifacial envolverá muitos testes realizados no campo. A primeira etapa, porém, é o teste de flash conduzido nas linhas de produção, que determina a eficiência e a potência da célula / módulo. E há muito debate nesta área, cercando primeiro como o impulso bifacial deve ser expresso - como watts extras na potência, como rendimento extra de energia, ou usando a medida 'coeficiente bifacial' - e segundo como o teste de flash deve fisicamente ser conduzido.
Painéis bifaciais
Diversos fabricantes de equipamentos de teste de flash lançaram máquinas que permitem o piscar simultâneo em ambos os lados, afirmando que essa é a única maneira de garantir caracterizações precisas. Outros argumentam que a medição de lado único, incorporando um módulo de referência para o lado traseiro, é suficiente para uma medição precisa, e que o flash de dupla face reduz o rendimento e adiciona complexidade desnecessária aos processos de produção, além de exigir investimento de capex grande para novas ferramentas .
A alemã halm elektronik GmbH é uma fabricante que introduziu uma ferramenta com duas fontes de luz para flashing de duas faces, o cetisPV-IUCT-BF-3600, e a empresa parece convencida de que esta será a maneira como a indústria se move como ganhos bifaciais. mais terreno comercial. "Adicionando uma incerteza maior à potência de saída bifacial se realizada em uma estação de testes ou aumentando os custos se duas estações e uma estação de inversão forem usadas, testes unilaterais não parecem ser uma boa opção para testes de células bifaciais no futuro", explica Klaus Ramspeck, diretor de P & D da Halm “Isso é o que o mercado reflete também para nós: cada vez mais clientes que produzem células bifaciais recorrem a equipamentos de medição bifacial para obter resultados precisos”.
Outros fabricantes com células de dois lados no mercado incluem a alemã Wavelabs, a fabricante de ferramentas italiana Ecoprogetti e a chinesa Gsolar. E levar em conta os dois lados durante o teste de flash parece se encaixar na tendência atual dos fabricantes que buscam dados cada vez mais granulares para otimizar seus processos e garantir a qualidade (veja a revista pv 04/2019, p. 56). “Achamos que deveria ser obrigatório piscar com intensidade de sol de ambos os lados”, diz Jason Nutter, chefe de vendas da Wavelabs. "Se você piscar apenas em um único lado, não será capaz de entender a potência ou a bifacialidade do módulo."
Ele continua explicando que a questão está realmente na variação das condições de fabricação, e que até dois módulos de células produzidas, um após o outro, podem ter diferentes graus de bifacialidade. “Se todas as células e módulos fossem feitos em condições ideais com uma faixa estreita de variação na bifacialidade, você poderia se safar com um único testador lateral”, diz Nutter. “Mas, vendo que os módulos e células atualmente têm grande variação na bifacialidade, para nós, você precisa de dois lados para um entendimento preciso”.
Lado único
Outros fornecedores de equipamentos de testes de flash estão aderindo ao teste de flash de face única e alegam que os custos adicionais e a complexidade associados à integração de lampejos de duas faces em linhas de produção não valerão o trabalho de muitos fabricantes. “Não vejo necessidade de transferir [testes em flash frente e verso] para produção”, diz Gregory Bordogna, chefe de produtos e serviços da Pasay, subsidiária da Meyer Burger. "Vai ser muito caro e complicado de implementar."
Bordogna prossegue observando que a decisão sobre qual tipo de teste implementar também pode depender do modelo de negócios do fornecedor, com fornecedores de células dedicadas mais propensos a ver um benefício em piscar ambos os lados durante a produção, pois isso poderia aumentar as classificações de energia e agregar valor aos seus produtos. "Alguns fabricantes de células estão fazendo testes em ambos os lados", explica ele. “E muitos também estão procurando manter suas opções em aberto, pelo menos solicitando a capacidade de atualização para testes em frente e verso. Esse é um compromisso que cada vez mais estamos fazendo com nossos clientes ”.
Como na maioria dos aspectos do bifacial, o desenvolvimento de soluções de teste flash está em seus primórdios, com poucos exemplos anteriores para aprender. Os padrões atuais da International Electrotechnical Commission (IEC) descrevem testes de um e dois lados, conforme apropriado para o teste de flash de célula bifacial. Deve-se notar, no entanto, que esta norma (IEC TS 60906-1-2) é descrita para 'dispositivos fotovoltaicos' e baseada principalmente em descobertas no nível do módulo. Um segundo grupo de trabalho dentro do IEC também está trabalhando em um padrão específico para testes em células, embora isso também descreva os dois tipos de testes, conforme aplicável.
Para produtos bifaciais que brotam apenas na parte frontal, uma célula de referência testada e calibrada em um laboratório é usada para assumir o desempenho do lado traseiro. E os padrões IEC especificam que a variação do processo fornecida é mantida dentro de cinco por cento, isso fornecerá uma caracterização altamente precisa. “As conclusões do IEC são baseadas em experimentos comparando os resultados de diferentes abordagens com resultados do desempenho de campo”, diz Bordogna. "Cinco por cento não é um número arbitrário."
Desempenho de modelagem
O instituto de pesquisa imec, da Bélgica, desenvolveu uma estrutura de simulação para bifacial, que, segundo ela, pode calcular o rendimento energético esperado de qualquer sistema fotovoltaico bifacial. A estrutura utiliza dados de teste de flash nesses cálculos - seja a partir de uma folha de dados de produto ou de um teste conduzido pela imec - e seus criadores dizem que dados precisos de desempenho na parte traseira são vitais para entender o desempenho no campo. “Capturar o comportamento dependente da intensidade da luz tanto do lado frontal quanto do lado traseiro dos módulos fotovoltaicos é uma entrada essencial”, diz Eszter Voroshazi, gerente de P & D do módulo fotovoltaico e atividades de sistemas da imec. “Eu vejo isso como um importante elemento de entrada em escala industrial para incluir em folhas de dados de módulos bifaciais. Semelhante às curvas do lado frontal IV, algumas curvas IV da parte traseira em diferentes intensidades devem ser incluídas. ”
Dado o potencial de obter uma simulação mais próxima das condições de campo, há um interesse definido nas soluções de flash de dois lados. Mas a conclusão da IEC de que resultados precisos também podem ser obtidos usando um método de compensação provavelmente levará alguns fabricantes a decidir evitar o investimento adicional.
Ramspeck, da Halm, diz que várias inovações no celular da empresa mantêm esses custos sob controle. Ele alega que o custo da ferramenta é cerca de 35% maior do que para um típico flasher de face única, e estima que os custos operacionais aumentam em torno de US $ 0,002 / W graças ao uso de uma segunda lâmpada na parte traseira, que ele diz ter um vida útil de cerca de cinco milhões de flashes. Ele também observa que os relatórios iniciais sugerem que o desempenho da parte traseira poderia estar conectado à degradação no campo. “Os primeiros relatórios de clientes mostram também que a baixa eficiência do lado traseiro pode ser correlacionada com o comportamento de degradação da célula”, explica Ramspeck, “enquanto não são observadas diferenças na eficiência frontal”.
Desafios restantes
Além do custo adicional, adicionar testes de retaguarda às linhas de produção vem com mais complicações. Há um debate contínuo sobre a intensidade ideal para o lado traseiro e possíveis problemas com a interferência entre as duas fontes de luz que afetam a precisão. Embora ambos possam ser resolvidos dentro do design da ferramenta, outro problema observado por Ramspeck - que poderia ter implicações mais amplas - é o aumento das categorias necessárias quando as células são exibidas e classificadas com base na saída bifacial. “É necessário adaptar o mercado de que as células bifaciais são comparadas à produção bifacial e não à monofacial”, explica ele. “A disposição tanto na frente quanto na parte traseira leva a um número muito maior de classes de bin, o que excede o espaço disponível nas classificadores”.
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