5. Módulos Fotovoltaicos

Última modificação: 11.06.2008

Pela baixa tensão e corrente de saída em uma célula fotovoltaica, agrupam-se várias células formando um módulo. O arranjo das células nos módulos podem ser feito conectando-as em série ou em paralelo.

Ao conectar as células em paralelo, soma-se as correntes de cada módulo e a tensão do módulo é exatamente a tensão da célula. A corrente produzida pelo efeito fotovoltaico é contínua. Pelas características típicas das células (corrente máxima por volta de 3A e tensão muito baixa, em torno de 0,7V) este arranjo não é utilizado salvo em condições muito especiais.


Figura 5.1 - Conexão de células em paralelo

A conexão mais comum de células fotovoltaicas em módulos é o arrajo em série. Este consiste em agrupar o maior número de células em série onde soma-se a tensão de cada célula chegando a um valor final de 12V o que possibilita a carga de acumuladores (baterias) que também funcionam na faixa dos 12V.


Figura 5.2 - Arranjo das células em série

Quando uma célula fotovoltaica dentro de um módulo, por algum motivo, estiver encoberta a potência de saída do múdulo cairá drasticamente que, por estar ligada em série, comprometerá todo o funcionamento das demais células no módulo. Para que todo a corrente de um módulo não seja limitado por uma célula de pior desempenho (o caso de estar encoberta), usa-se um diodo de passo ou de "bypass". Este diodo serve como um caminho alternativo para a corrente e limita a dissipação de calor na célula defeituosa. Geralmente o uso do diodo bypass é feito em grupamentos de células o que, torna muito mais barato comparado ao custo de se conectar um diodo em cada célula.


Figura 5.3 - Possível ligação para um diodo bypass entre células

 

Um outro problema que pode acontecer é quando surge um corrente negativa fluindo pelas células ou seja, ao invés de gerar corrente, o módulo passa a receber muito mais do que produz. Esta corrente pode causar queda na eficiência das células e, em caso mais drástico, a célula pode ser desconecta do arranjo causando assim a perda total do fluxo de energia do módulo. Para evitar esses problemas, usa-se um diodo de bloqueio impedindo assim correntes reversas que podem ocorrer caso liguem o módulo diretamente em um acumulador ou bateria.

Figura 5.4 - Diodo de bloqueio  

5.1. Características elétricas dos módulos fotovoltaicos

Geralmente, a potência dos módulos é dada pela potência de pico. Tão necessário quanto este parâmetro, exite outras características elétricos que melhor caracteria a funcionabilidade do módulo. As principais características elétricas dos modúlos fotovoltaicos são as seguintes:

  • Voltagem de Circuito Aberto (Voc)
  • Corrente de Curto Circuito (Isc)
  • Potência Máxima (Pm)
  • Voltagem de Potência Máxima (Vmp)
  • Corrente de Potência Máxima (Imp)

A condição padrão para se obter as curvas características dos módulos é definida para radiação de 1000W/m2 (radiação recebida na superfície da Terra em dia claro, ao meio dia), e temperatura de 25ºC na célula (a eficiência da célula é reduzida com o aumento da temperatura).

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Figura 5.5 - Curva característica IxV mostrando a corrente Isc e a tensão Voc Figura 5.6 - Curva típica de potência versus tensão

 

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Figura 5.7 - Parâmetros de potência máxima

 

5.2. Fatores que afetam as características elétricas dos módulos

Os principais fatores que influenciam nas características elétricas de um painel é a Intensidade Luminosa e a Temperatura das Células. A corrente gerada nos módulos aumenta linearmente com o aumento da Intensidade luminosa. Por outro lado, o aumento da temperatura na célula faz com que a eficiência do módulo caia abaixando assim os pontos de operação para potência máxima gerada.

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Figura 5.8 - Efeito causado pela variação de intensidade luminosa. Figura 5.9 - Efeito causado pela temperatura na célula.

5.3. Alguns modelos de módulos fotovoltaicos

Figura 5.10 – Módulo fabricado pela empresa Kyosera. Figura 5.11 – Módulo fabricado pela empresa Siemens.
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