Diante das mudanças na forma de avaliar o desempenho dos módulos fotovoltaicos, novas tecnologias também passaram a ser analisadas a partir de diferentes indicadores, que vão além da potência nominal.
Ao longo deste texto serão apresentados estudos e dados divulgados pela Gokin sobre a tecnologia BC (Back Contact), considerando aspectos como geração, comportamento térmico, degradação, sombreamento e impactos econômicos. Os resultados refletem as condições e metodologias adotadas pela fabricante em suas avaliações.
A indústria fotovoltaica está mudando os seus critérios de avaliação
Durante muitos anos, o mercado fotovoltaico concentrou suas análises em dois fatores principais: potência nominal e preço por watt.
Essa estratégia foi suficiente durante o período de consolidação da energia solar. Entretanto, a maturidade do setor trouxe novos desafios.
Atualmente, desenvolvedores, EPCistas, distribuidores e investidores passaram a considerar variáveis mais complexas, como geração acumulada, LCOE (custo nivelado da energia) , degradação, comportamento térmico e aproveitamento da área disponível.
Ao mesmo tempo, a expansão da geração distribuída intensificou um problema que se tornou cada vez mais comum: a limitação física das áreas de instalação.
Telhados comerciais passaram a limitar a expansão da potência instalada. Em usinas solares, o custo da terra começou a exercer uma influência cada vez maior na viabilidade financeira dos empreendimentos.
A pergunta deixou de ser “qual módulo possui a maior potência?” e passou a ser “quanto de energia é possível gerar utilizando a mesma área disponível?”
Para a fabricante, uma das respostas a esse desafio é a tecnologia BC. Nessa arquitetura, ao transferir os contatos elétricos para a parte traseira das células, esse modelo elimina o sombreamento provocado pelos barramentos frontais, aumenta a área ativa de captação da radiação solar e reduz perdas elétricas.
Da tecnologia PERC ao BC: a evolução da arquitetura das células solares
A indústria fotovoltaica passou por diferentes arquiteturas de células ao longo de sua evolução tecnológica.
A tecnologia PERC incorporou a passivação da face traseira das células com o objetivo de reduzir perdas e melhorar a eficiência. Posteriormente, a tecnologia TOPCon ampliou os limites da eficiência dos módulos do tipo N-Type, reduzindo as perdas por recombinação e aumentando o aproveitamento da radiação solar.
A arquitetura BC adota uma configuração diferente ao deslocar os contatos elétricos para a parte traseira da célula. Dessa forma, reduz a presença de elementos metálicos na superfície frontal e, consequentemente, o sombreamento sobre a área responsável pela captação da luz.
Segundo a Gokin, essa mudança aumenta a área efetiva de captação da luz e permite uma utilização mais eficiente da superfície do módulo.
Os cinco pilares da tecnologia BC
De acordo com a empresa, o desenvolvimento da tecnologia BC está baseado em cinco pilares técnicos: barramentos ocultos (Hidden Busbars), espaçamento de alta precisão (Precision Cell Layout), integração 0-Busbar, wafers de ultra-alta resistividade e arquitetura True Full Screen.
A fabricante aponta que a combinação dessas soluções busca ampliar a superfície disponível para captação da radiação solar e reduzir perdas no funcionamento das células.
De acordo com dados apresentados pela Gokin, as tecnologias permitem aumentar em 1,4% a área de captação de luz, eliminar os espaços entre as células e reduzir perdas elétricas.
A empresa afirma ainda que os wafers utilizados podem proporcionar um aumento de mais de duas vezes na vida útil dos portadores minoritários, enquanto o conjunto das soluções permite ampliar em mais de 3% a área ativa do módulo.
GK-4-66HGBD: a plataforma escolhida para o mercado brasileiro
Para a introdução da tecnologia BC no Brasil, a Gokin selecionou o módulo GK-4-66HGBD, que foi desenvolvido para aplicações comerciais, industriais e de geração centralizada, o produto combina a arquitetura BC com a tecnologia Shingled.
Mais potência utilizando a mesma área disponível
Um dos principais diferenciais da tecnologia BC está relacionado à densidade energética. A empresa afirma que na comparação apresentada, os módulos BC de aproximadamente 660 W e módulos TOPCon de aproximadamente 620 W apresentam praticamente as mesmas dimensões.
Entretanto, a tecnologia BC permite instalar mais de 6% de potência adicional utilizando a mesma área disponível’
Essa característica produz impactos importantes:
- Mais potência instalada.
- Maior geração por metro quadrado.
- Melhor aproveitamento dos telhados.
- Melhor utilização das áreas disponíveis.
A densidade energética também influencia a logística
Além do aproveitamento da área de instalação, a densidade energética pode ter reflexos na logística dos módulos fotovoltaicos, especialmente na quantidade de potência transportada em um mesmo espaço.
Segundo a empresa, módulos com potências próximas de 620 W e 660 W apresentam dimensões semelhantes, ou seja, isso significa que a tecnologia BC permite transportar mais potência utilizando praticamente o mesmo espaço físico.
Na prática, essa relação pode representar mais potência por pallet e por contêiner, com efeitos tanto no transporte marítimo quanto no rodoviário.
A fabricante aponta que esse ganho pode reduzir o peso relativo dos custos logísticos por watt transportado, uma vez que um mesmo volume de carga passa a concentrar maior capacidade nominal.
“Em um cenário de custos elevados de frete internacional e transporte terrestre, a densidade energética passa a representar uma vantagem competitiva importante”, observou a companhia.
O impacto da temperatura no desempenho dos módulos
A temperatura de operação é outro fator que interfere no desempenho dos módulos fotovoltaicos.
Para a Gokin, as condições climáticas brasileiras representam um dos principais desafios para os sistemas fotovoltaicos. Por esse motivo, o coeficiente de temperatura tornou-se um dos principais indicadores utilizados para avaliar o desempenho dos módulos.
Os dados apresentados, indicam que a tecnologia BC registrou coeficiente de temperatura de -0,26%/°C, enquanto os módulos TOPCon avaliados apresentaram -0,29%/°C. Na comparação divulgada, essa diferença resultou em um ganho energético de 1,1% a 60 °C e de 1,8% a 80 °C.
Menor degradação e maior geração ao longo da vida útil
A potência inicial do módulo representa apenas uma parte da análise econômica de um sistema fotovoltaico. A variável mais importante é a quantidade de energia produzida ao longo do tempo.
Os estudos da Gokin demonstram que os módulos BC preservam 92,35% da potência original após 30 anos. Já os módulos TOPCon avaliados preservam 88,85%.
“Em projetos de grande porte, pequenas diferenças nas taxas de degradação podem representar milhares de megawatts-hora adicionais ao longo da vida útil da usina”, acrescentou a empresa.
Em projetos de grande porte, pequenas diferenças nas taxas de degradação podem representar milhares de megawatts-hora adicionais ao longo da vida útil da usina.
Estudos realizados em condições reais de operação
Os resultados apresentados na análise também incluem avaliações realizadas fora do ambiente de laboratório. Foram conduzidos estudos em quatro regiões da China: Yinchuan, Haikou, Qinghai e Guangzhou, locais com diferentes condições de operação.
Os módulos avaliados registraram mais de 6% de ganho de geração por unidade de área. Em determinados cenários, a diferença de geração por watt chegou a 0,67%.
Sombreamento parcial e segurança operacional
O sombreamento parcial continua sendo uma das principais causas das perdas energéticas nos sistemas fotovoltaicos
Os estudos apresentados pela Gokin indicam um desempenho de até 30% superior da tecnologia BC em condições de sombreamento parcial.
Os testes realizados pela empresa podem ser conferidos nos vídeos: Teste de sombreamento parcial — vídeo 1 e Teste de sombreamento parcial — vídeo 2.
Outro ponto avaliado foi a ocorrência de hot spots, áreas de aquecimento localizado que podem surgir nos módulos e afetar seu desempenho e operação. Os módulos BC operaram abaixo de 100 °C, enquanto os módulos convencionais ultrapassaram 140 °C.
A tecnologia de soldagem em formato de “I” também aumenta a resistência às microfissuras, contribuindo para uma maior confiabilidade ao longo da vida útil do sistema.
O impacto econômico da tecnologia BC
A adoção de uma nova tecnologia depende da sua capacidade de gerar benefícios técnicos e financeiros.
Em estudos comparativos realizados para sistemas de 100 MW apontaram uma redução de 2,3% no LCOE custo nivelado de energia, além de redução nos custos de BOS (Balance of System).
Na projeção de longo prazo apresentada pela empresa, a tecnologia BC também resultou em 6,8% mais geração acumulada ao longo de 30 anos na comparação considerada no estudo e aumento da taxa interna de retorno.
“Esses resultados demonstram que o mercado está migrando da análise baseada exclusivamente no preço do módulo para uma avaliação mais ampla, fundamentada no desempenho do sistema ao longo de todo o seu ciclo de vida”, completou a empresa.
Conclusão
A tecnologia Back Contact não representa apenas um aumento da potência dos módulos. Ela propõe uma nova forma de avaliar o desempenho dos sistemas fotovoltaicos.
- Maior eficiência
- Melhor aproveitamento da área
- Menor degradação
- Melhor comportamento térmico
- Maior densidade energética
- Maior geração acumulada
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