Mergulhando na tecnologia da First Solar – Parte 1

Recentemente me juntei ao time da First Solar aqui no Brasil e tive contato em detalhes dessa fascinante tecnologia de filme fino de Telureto de Cádmio (CadTel ou CdTe). Por ser diferente da tecnologia tradicional fotovoltaica, existem vários aspectos importantes a se conhecer. Embarque comigo nesta jornada e mergulhe na tecnologia de filme fino da First Solar.

Fabricação

Vamos começar do início e dar uma olhada no processo de fabricação, que difere significativamente do silício cristalino padrão (c-Si). Em vez de fabricar um lingote de cristal e cortá-lo em wafers que depois são transformados em células e finalmente montados em módulos fotovoltaicos, o vidro de um módulo da First Solar é revestido com camadas finas ou filmes para construir os componentes do módulo. Este é um processo de alta tecnologia e altamente automatizado que tem mais em comum com a fabricação de uma televisão de tela plana do que com um painel solar convencional. (Veja um vídeo no nosso site). 

Por falar em manufatura, a First Solar é a maior fabricante de energia solar das Américas (do hemisfério ocidental de fato), com uma capacidade de produção anual de 2,4 GW em suas duas fábricas em Ohio (e agora indo para 3 fábricas conforme anúncio de julho/2021). As instalações de fabricação no Vietnã e na Malásia elevam sua capacidade de produção global total para 7,9 GW anualmente. Além disto, recentemente anunciamos uma nova fábrica a ser construída na India. Em 2024, a previsão de produção global é de 16 GW por ano.

Eficiência e performance

Embora os módulos de filme fino possam ter uma eficiência ligeiramente menor ( Watts/m2 - conforme condições de teste de laboratório) que painéis convencionais, eles oferecem vantagens de rendimento de energia em condições do mundo real, particularmente em climas quentes e úmidos. Devido ao seu baixo coeficiente de temperatura, bem como à impressionante resposta espectral e de sombreamento, quando operando no campo os módulos de filme fino First Solar podem fornecer mais energia durante a vida útil do que os módulos convencionais à base de silício. O resultado final é um custo nivelado de energia ou LCOE mais baixo ($ / MWh).

Figura 1: Quantificação da energia extra (%) que a tecnologia da First Solar está produzindo por Watt instalado (em comparação com os módulos de silício bifaciais) em função da localização, levando em conta o clima local

Durabilidade e Degradação

E é claro que, se os módulos não duram, alta eficiência e testes de flash impressionantes não significam nada. Com mais de 20 anos e 25 GW de sistemas implantados, a First Solar possui um vasto conhecimento do mundo real e de longo prazo. Os módulos mais novos da First Solar têm garantia de 30 anos a uma baixa taxa de degradação anual de 0,2%. Estudos de longo prazo mostraram que as taxas de degradação dos sistemas da First Solar implantados tendem a ser tão baixas dependendo das condições ambientais locais e do projeto do sistema. E devido à natureza dos materiais e do processo de fabricação, os módulos FS são imunes à quebra de células e modos de falha Light Induced Degradation (LID) e Light and Elevated Temperature Induced Degradation (LeTID) que impedem a produtividade dos módulos c-Si.

Figura 2. Comparação da potência de saída do módulo durant 30 anos de vida útil

Conexões eléticas

Como você deve ter ouvido, a tensão dos novos módulos da Série 6 é alta; realmente alta, 4-5 vezes o módulo c-Si típico. A tensão de circuito aberto para a classe de 450W atinge incríveis 221,7V. Isso, é claro, significa strings significativamente mais curtos, normalmente 6 módulos em um inversor de 1500 Vcc. A First Solar se associou a fabricantes de BoS como a Shoals e as outras empresas para feixes de cabos que tornam a fiação mais fácil e econômica. Esses chicotes elétricos unem strings menores paralelos em um feixe de cabos que se conecta a uma entrada do inversor, muito parecido com sequências de séries mais longas de módulos c-Si. Veja a Figura 3.

Figura 3. Exemplo de uma configuração de um feixe de cabos em que várias strings com a Série 6 podem ser conectadas eletricamente em paralelo.

Tamanho e estrutura do módulo

Ao contrário dos módulos da Série 4 da geração anterior, os módulos da Série 6 têm aproximadamente o mesmo comprimento e são um pouco mais largos do que os módulos de silício de alta potência. Em outra mudança da Série 4, os módulos da Série 6 têm uma estrutura montada abaixo do vidro que é compatível com as braçadeiras padrão intermediárias e finais e a maioria das estruturas dos fabricantes.

A estrutura embaixo do vidro promove o escoamento natural da chuva, o que reduz a sujeira e o derramamento de neve, além de ter uma aparência bem legal! Para fins de montagem, os módulos da Série 6 incluem SpeedSlots ™ que permitem soluções de fixação para alinhamento automático dos módulos no trilho.

Figuras 4 - 7. Várias ilustrações representando a moldura (montada abaixo do vidro), assim como as opções de montagem para fixar a molduras dos módulos às estruturas.

Saiba mais

Se você quer saber mais sobre os módulos de filme fino, entre em contato ou acesse nosso site. Lá você encontra nossos documentos técnicos além de uma sessão de conhecimento (“Knowledge Center”).

E que o sol continue a brilhar! Grande abraço.

Andre Balzi – Latam South Region Head

Andre.balzi@firstsolar.com