Importância dos testes de painéis solares

A maximização da absorção de energia de uma célula solar é fundamental para a sobrevivência da tecnologia como um recurso renovável. As múltiplas camadas de revestimento e proteção de vidro permitem a absorção, transmissão e reflexão da luz que é necessária para que as células fotovoltaicas funcionem. Considerando que a maioria das células solares de consumo operam com eficiência de 15-18%, a otimização de sua produção de energia é uma batalha contínua.


Estudos demonstraram que a rugosidade da superfície desempenha um papel fundamental na reflexão da luz. A camada inicial de vidro deve ser o mais lisa possível para atenuar a reflexão da luz, mas as camadas subsequentes não seguem essa diretriz. É necessário um grau de rugosidade na interface de cada revestimento para aumentar a possibilidade de dispersão da luz em suas respectivas zonas de depleção e aumentar a absorção da luz na célula1. A otimização da rugosidade da superfície nessas regiões permite que a célula solar opere da melhor forma possível e, com o sensor de alta velocidade HS2000 da Nanovea, a medição da rugosidade da superfície pode ser feita de forma rápida e precisa.

Objetivo da medição

Neste estudo, mostraremos os recursos da Nanovea Profilômetro HS2000 com sensor de alta velocidade, medindo a rugosidade da superfície e as características geométricas de uma célula fotovoltaica. Para esta demonstração, será medida uma célula solar monocristalina sem proteção de vidro, mas a metodologia pode ser usada para várias outras aplicações.

Procedimento e procedimentos de teste

Os parâmetros de teste a seguir foram usados para medir a superfície da célula solar.

Resultados e Discussão

A figura abaixo mostra a falsa visão 2D da célula solar e uma área de extração da superfície com seus respectivos parâmetros de altura. Um filtro Gaussiano foi aplicado em ambas as superfícies e um índice mais agressivo foi usado para aplanar a área extraída. Isto exclui forma (ou ondulação) maior do que o índice de corte, deixando para trás características que representam a rugosidade da célula solar.

Um perfil foi tomado perpendicularmente à orientação das linhas de grade para medir suas características geométricas, que é mostrado abaixo. A largura da linha de grade, a altura do degrau e o passo podem ser medidos para qualquer local específico na célula solar.

Conclusão

Neste estudo pudemos mostrar a capacidade do Sensor de Linha HS2000 da Nanovea de medir a rugosidade superficial e as características de uma célula fotovoltaica monocristalina. Com a capacidade de automatizar medições precisas de múltiplas amostras e estabelecer limites de falhas, o sensor da linha HS2000 da Nanovea é a escolha perfeita para inspeções de controle de qualidade.

Referência

1 Scholtz, Lubomir. Ladanyi, Libor. Mullerova, Jarmila. "Influence of Surface Roughness on Optical Characteristics of Multilayer Solar Cells" Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 12, no. 6, 2014, pp. 631-638.