Diferença entre módulos bifaciais e monofaciais

Este artigo foi adaptado do original em inglês publicado pela JA Solar

Existem dois tipos de módulos fotovoltaicos: os monofaciais, que absorvem irradiação solar somente na face frontal, e os bifaciais, que absorvem irradiação solar em ambas as faces (frontal e traseira). Os módulos bifaciais empregam células um pouco diferentes daquelas usadas nos módulos convencionais.

Enquanto as células fotovoltaicas convencionais possuem a parte traseira metalizada, as células bifaciais possuem na face traseira uma metalização semelhante à usada na parte frontal – o que permite que ambas as faces possam absorver a luz solar. Além disso, enquanto os módulos convencionais (monofaciais) são revestidos na parte traseira por uma folha polimérica opaca (backsheet), os módulos bifaciais podem possuir na parte traseira uma folha plástica transparente ou uma segunda lâmina de vidro.

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Por consequência desta diferença, os módulos bifaciais são capazes de absorver irradiação solar em ambos os lados (frontal e traseiro), conforme exemplifica a Figura 2 a seguir.

Além das diferenças estruturais, uma diferença que precisa ser abordada entre os dois tipos de módulos é a questão da durabilidade. Os módulos bifaciais com vidro traseiro têm geralmente 5 anos a mais de garantia que os módulos monofaciais. Devido à diferença construtiva em relação aos módulos monofaciais, os bifaciais com vidro traseiro possuem um risco menor de microfissuras nas células fotovoltaicas, já que o centro do módulo sofre menor estresse mecânico – conforme ilustrado na Figura 3.

Outra vantagem dos módulos bifaciais é a menor quantidade de hotspots presentes nos módulos, já que o coeficiente térmico do vidro é maior que o do backsheet, conforme mostrado na Figura 4. Além disso, em decorrência dessa diferença os módulos bifaciais possuem eficiência maior em locais com baixa ventilação.

Por conta dessas diferenças é possível ver graficamente (considerando a LID – degradação induzida por luz – inicial de 2% e a degradação anual de potência de 0,45% e 0,55 para bifaciais e monofaciais, respectivamente) a relação de garantia de performance e a degradação entre os módulos conforme a Figura 5, visto que os módulos bifaciais, por conta do vidro na parte traseira, têm maior eficiência e menor degradação.

Outro ponto importante é a questão do albedo nos módulos bifaciais. Por conta da presença do vidro na parte traseira do módulo, a reflectância da irradiação no solo (luz indireta) influencia ainda mais o ganho de geração de energia. Então, comparando módulos bifaciais e monofaciais de mesma potência, os bifaciais têm uma geração maior de energia em relação aos monofaciais. Esse ganho de geração é medido pelo fator de bifacialidade (FB), que matematicamente é expresso por:

FB = Pmax,traseira / Pmax,frontal

Onde:

Pmax,traseira: potência máxima devido à luz recebia na parte traseira do módulo;

Pmax,frontal: potência máxima devido à luz recebia na parte frontal do módulo em STC.

Geralmente esse dado sempre está presente nas folhas de dados dos módulos bifaciais, como exemplificado na tabela abaixo.

Tabela: Dados do módulo bifacial mono-PERC Half-cell 330-350W, modelo JAM60D10/MB. Fonte: JA Solar

Por fim, e não menos importante, os módulos diferem em sua classificação de resistência a fogo, pelo fato de a parte traseira dos bifaciais possuir vidro no lugar do revestimento polimérico. Os módulos bifaciais possuem uma classificação nível A (melhor resistência ao fogo), enquanto os módulos monofaciais, por possuírem backsheet plástico na parte traseira, possuem uma classificação nível C (resistência básica ao fogo).