Tendências tecnológicas para reduzir custo fotovoltaico

Novas formas de financiar renováveis no mercado livre
5 de fevereiro de 2020
Energia Solar deve ultrapassar 8 GW em 2020
5 de fevereiro de 2020
Mostrar tudo

Tendências tecnológicas para reduzir custo fotovoltaico

 

 

Os custos dos painéis solares despencaram nos últimos anos, levando a taxas de instalações solares muito maiores do que a maioria dos analistas esperava. A expectativa é de que até 2024 a tecnologia mais que dobre sua capacidade global de geração, chegando a 1.200 GW, segundo a Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês).

 

 

A IEA espera uma adição de 700 GW de solar no mundo apenas entre 2019 e 2024 – essa capacidade pode crescer em mais 180 GW no cenário acelerado, em que os governos enfrentam incertezas políticas e regulatórias, o alto risco de investimento nos países em desenvolvimento e a integração de fontes intermitentes à rede. É disparado o maior volume esperado entre as tecnologias renováveis de geração – a projeção de adições para eólica onshore, a segunda maior no período, é de 309 GW. Só em sistemas distribuídos de geração solar, são 317 GW, dos quais 5,64 GW na América Latina. Até o final de 2018, a capacidade global acumulada de geração solar era de aproximadamente 500 GW.

 

 

O aumento das instalações depende em grande medida da continuidade da redução de custos, algo que pode ser atingido com o uso de materiais mais baratos (e redução do uso de materiais), redução dos custos de fabricação e aumento dos níveis de eficiência das células. 

Os painéis de silício cristalino pertencem à primeira geração de painéis fotovoltaicos solares e detêm 95% da produção mundial de painéis fotovoltaicos, de acordo com o instituto Fraunhofer ISE.  A economia de escala de seu principal material, o silício, torna a tecnologia mais acessível e eficiente em comparação com outros materiais.

 

 

De acordo com a Agência Internacional de Energias Renováveis (Irena), o novo padrão da indústria fotovoltaica são as células PERC. Não muito diferentes de uma célula de silício monocristalina típica, a principal melhoria é a integração de uma camada de passivação da superfície traseira, que é uma camada de material na parte traseira das células capaz de melhorar sua eficiência. O ganho de eficiência da implementação da arquitetura PERC para células monocristalinas é de cerca de 0,8% a 1% absoluto, enquanto o aumento para células multicristalinas é um pouco menor, de 0,4% a 0,8%. 

 

 

Quanto mais fino, melhor?

 

Mas a maioria das áreas potenciais de economia de custos da tecnologia fotovoltaica já foram levadas ao extremo, e outras reduções de custos estão se tornando mais difíceis de encontrar, avaliam pesquisadroes do MIT e do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL). Eles delinearam um caminho para reduzir ainda mais os custos, desta vez diminuindo as próprias células de silício.

 

 

Células de silício mais finas já foram exploradas antes, especialmente há cerca de doze anos, quando o custo do silício atingiu o pico devido à escassez de oferta. Mas essa abordagem sofreu algumas dificuldades: os wafers mais finos eram muito quebradiços e frágeis, levando a níveis inaceitáveis ​​de perdas durante o processo de fabricação e tinham menor eficiência. 

 

 

O desenvolvimento de silício fino recebeu pouca atenção nos últimos anos porque o preço do material diminuiu em relação ao seu pico anterior. Mas, devido às reduções de custos que já ocorreram na eficiência das células solares e em outras partes do processo de fabricação e cadeia de suprimentos, o custo do silício é mais uma vez um fator que pode fazer a diferença.

 

 

Os pesquisadores dizem que agora existem maneiras de começar a enfrentar esses desafios através do uso de melhores equipamentos de manuseio e alguns desenvolvimentos recentes na arquitetura de células solares.

 

 

As novas descobertas estão detalhadas em um artigo da revista Energy and Environmental Science, em co-autoria do pós-doutorando do MIT Zhe Liu e do professor de engenharia mecânica Tonio Buonassisi, e outros cinco pesquisadores do MIT e do NREL.

 

 

Os pesquisadores descrevem sua abordagem como “tecnoeconômica”, enfatizando que, neste ponto, as considerações econômicas são tão cruciais quanto as tecnológicas para alcançar melhorias adicionais na acessibilidade dos painéis solares.

 

 

As células fotovoltaicas de silício atuais são feitas de wafers de silício com 160 micrômetros (equivalente à milésima parte do milímetro) de espessura, mas com métodos de manuseio aprimorados, os pesquisadores propõem que isso possa ser reduzido a 100 micrômetros – e, eventualmente, a apenas 40 micrômetros ou menos, o que exigiria apenas um quarto da quantidade de silício para fazer um mesmo painel.

 

 

Isso poderia também acelerar a capacidade de fabricação da indústria. As plantas de  lingotes de silício cristalino, que são fatiados para fazer os wafers, tendem a ser intensivas em capital e sua construção é demorada, o que pode levar a um gargalo na taxa de expansão da produção de painéis solares. Reduzir a espessura do wafer pode potencialmente aliviar esse problema, dizem os pesquisadores.

 

 

O estudo analisou os níveis de eficiência de quatro variações da arquitetura das células solares, incluindo as células PERC, e outras tecnologias avançadas de alta eficiência, comparando seu desempenho em diferentes níveis de espessura. A equipe descobriu que, de fato, houve pouco declínio no desempenho, com espessuras tão baixas quanto 40 micrômetros, usando os processos de fabricação aprimorados de hoje.

 

 

Adaptação

 

Mudar as enormes fábricas de painéis para se adaptar às wafers mais finas é portanto um processo demorado e caro, mas os pesquisadores entendem que os benefícios podem superar os custos. Levará tempo para desenvolver os equipamentos e procedimentos necessários para permitir o material mais fino, mas com a tecnologia existente, avaliam os pesquisadroes, já é possível chegar aos 100 micrômetros, o que já proporcionaria uma economia significativa. Outras melhorias na tecnologia, como uma melhor detecção de microfissuras antes que elas cresçam, podem ajudar a reduzir ainda mais a espessura.

 

 

Pode ser necessário que os diferentes atores-chave da indústria se reúnam e estabeleçam um conjunto específico de próximas etapas e definam padrões, avaliam os pesquisadores.

 

 

Escrito por: Lívia Neves

Fonte: Brasil Energia

Link da notícia:https://editorabrasilenergia.com.br/tendencias-tecnologicas-para-reduzir-custo-fotovoltaico/

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *