ANÁLISE DO DESEMPENHO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS ORGÂNICAS E INORGÂNICAS SOB DIFERENTES MASSAS DE AR UTILIZANDO SIMULAÇÃO NUMÉRICA

Resumo

O desempenho de células fotovoltaicas é fortemente afetado pelas variações na distribuição espectral da radiação solar incidente na superfície terrestre. Um dos fatores que provocam essa variação está relacionado com a espessura de atmosfera pela qual os raios solares atravessam até atingir o solo e é denominado massa de ar (AM – Air Mass). Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para avaliar os efeitos da variação da massa de ar no desempenho de células fotovoltaicas, a partir de dados experimentais obtidos por meio de uma estação solarimétrica na Escola de Engenharia da UFMG. Para tal, utilizando um algoritmo de detecção de céu limpo e funções da biblioteca PVLIB, desenvolvida pelos laboratórios da Sandia (EUA), foi implementada uma rotina em MATLAB para selecionar dados de irradiância espectral, sob diferentes massas de ar, em períodos de céu limpo, de um dia de verão e outro de inverno. Posteriormente, um software de simulação numérica de dispositivos fotovoltaicos, intitulado gpvdm, foi utilizado para simular o desempenho de uma célula orgânica e de uma célula inorgânica de silício policristalino, sob condições de irradiação definidas pelos espectros selecionados. Os resultados da simulação revelam uma menor dependência espectral para a célula de silício, especialmente no dia de verão. Como exemplo, a máxima variação percentual da eficiência de conversão neste dia, observada entre as massas de ar AM1,5 e AM1, foi de 3,31% e 1,66% para as células orgânica e inorgânica, respectivamente. Além disso, os resultados apontam para uma divergência entre as eficiências obtidas sob iluminação do espectro para AM1,5 medido experimentalmente e sob iluminação do espectro normatizado AM1,5G. Para a localidade em questão, esta diferença, em termos percentuais, chegou até +8,2% para a célula orgânica no verão e -3,6% para a célula de silício no inverno.