O que proporciona a tecnologia Multi Busbar (MBB), Half-Cut ou Shingled aos nossos módulos fotovoltaicos?

Na equipa da Amara NZero, continuamos a ampliar a nossa série de artigos sobre tendências novas e o seu impacto na eficiência e fiabilidade. Na última edição, falamos sobre os diferentes tipos de célula, vimos o que são células PERC de Tipo N e Tipo P; agora, damos uma vista de olhos ao que fazem os fabricantes, assim que as células estão prontas para ser usadas. Vemos o que quer dizer “multi-busbar”, “células cortadas” e “shingled”.

Multi-busbar (MBB)

O módulo fotovoltaico mais habitual é um retângulo rígido, com dimensões parecidas às de uma mesa de jantar, consistindo num rebordo de alumínio, cobertura| frontal de vidro e traseira de plástico. No meio, encontra-se um número mutável de células fotovoltaicas ligadas entre si em série, “começando” a série com um polo positivo e “terminando” com outro negativo.

Os dispositivos encarregados de transportar a eletricidade de um ponto a outro chamam-se em inglês “fingers” (dedos). É uma fina rede de linhas de prata que se estende sobre toda a célula. Os fingers recolhem a eletricidade gerada nas células e entregam-na a uma linha de prata mais larga, chamado “busbar” (mais ou menos “barra transportadora”). Estes busbares |ligam uma célula com a outra, facilitando a continuidade de transporte elétrico entre polo positivo e negativo, até ao seu destino final em autoconsumo ou descarga para a rede.

As células podem ter mais ou menos busbares. Há uns anos, costumavam usar-se entre 2-6 busbares, com o tempo foi aumentando-se o número, como vemos nos gráficos seguintes:

O número exato de busbares que deve ter cada célula para que o módulo seja considerado MBB não está definido, costumam ser superior a 3 busbares.

Mas qual é a vantagem da tecnologia multi busbar (MBB)? É muito simples: por ser menor a distância que percorre a energia desde os fingers até aos busbares, as perdas por resistência em série são enormemente reduzidas, aumentando a eficiência e, portanto, a potência do módulo. Hoje em dia, consideramos que um módulo conta com a tecnologia MBB quando as suas células têm até 16 busbares. Contra a tecnologia MBB, poderia dizer-se que exige dos fabricantes uma técnica de soldadura muito sofisticada e nem todos os resultados foram bons. Há alguns fabricantes que tiveram de reduzir o número de busbares porque os seus módulos registavam graves problemas de soldadura. Obviamente, nenhum dos fabricantes que encontra no catálogo da Amara NZero se encontra entres estes últimos.

Módulos Multi Busbar

Células cortadas (half-cut)

O processo de produzir células fotovoltaicas implica cortar uma barra de silício em muitas células. Estas células têm um tamanho determinado. Historicamente, produziam-se células mais pequenas, mas, com o tempo, os fabricantes, no seu esforço de poupar custos, iam desenvolvendo células cada vez maiores. Na seguinte figura, podemos ver o desenvolvimento histórico das células por parte dos fabricantes:

Atualmente, presenciamos uma competição entre os principais fabricantes pelo uso de células M10 e células M12. Cada um com argumentos a favor e, embora seja certo que o aumento de células ajuda o fabricante a reduzir consideráveis os custos de fabrico, os benefícios nos custos derivados das operações não são tão claros: Trabalhar com módulos maiores significa que estes são mais pesados, mais suscetíveis a tensões mecânicas, contam com novos valores elétricos... Como vemos, isto implica uma série de argumentos e de pontos de vista sem uma conclusão clara. De qualquer forma, dado que os operadores de instalações compram em massa este tipo de módulo, os resultados e as experiências no campo mostrarão qual é a melhor opção.

O que não está em discussão é o uso da tecnologia half-cut, sejam células M10, células M12 ou outro tamanho. Por volta do ano 2014, quando a tecnologia de célula cortada (half-cut) foi introduzida, os fabricantes começaram a cortar as células em duas partes ligando-as numa configuração em série-paralelo e rapidamente perceberam os benefícios.

A imagem seguinte mostra a ligação elétrica:

As vantagens desta configuração são claras, reduz as séries internamente e, da mesma forma que a tecnologia multi busbar (MBB), reduz as perdas resistivas e, desta forma, aumenta a eficiência.

Por outro lado, a ligação em série-paralelo e a disposição dos díodos bypass consegue um módulo eletricamente “2 em 1”, isto é, a parte superior é a nível elétrico independente da parte inferior. Isso implica que as sombras já não afetam sempre todo o módulo, mas só uma metade, o que se traduz noutro aumento de eficiência.

Módulos Half-Cut

Módulos tipo “shingled”

Este tipo de módulo toma o seu nome da palavra “telha” e faz referência à maneira em que se colocam normalmente as telhas sobre o telhado: sobrepondo uma telha à outra. E isto é exatamente o que fazem os fabricantes. Para poupar espaços intercelulares, aproximam as células ao máximo, sobrepondo-as umas às outras. Desta maneira, não há espaços “brancos” ou improdutivos entre células. Vemos na seguinte imagem a configuração de três células num módulo:

Nos pontos de solapamento, encontram-se os interconectores, isto é, desaparecem da parte frontal entre as células, propiciando um aumento adicional de eficiência. A seguinte imagem mostra este novo design:

Além disso, os módulos tipo shingled têm uma vantagem adicional já que são muito mais estéticos, o que os torna muito interessantes para o mercado residencial, mas não tanto para instalações de escala grande.

Hoje em dia, não há muitos fabricantes que empreguem a tecnologia shingled e está altamente protegida por patentes, pelo que a médio prazo não se prevê um uso em massa.

Conclusões

Os módulos multi busbar (MBB) e os módulos de células cortadas (Half-cut) são arquiteturas que hoje em dia se encontram na maioria dos módulos. São tecnologias que demonstraram a sua fiabilidade e eficiência no terreno. Os fabricantes superaram muitos dos problemas iniciais, pelo que o risco de más qualidades, defeitos e problemas nas instalações é menor, desde que se continue a auditar o processo de fabrico e se verifiquem as propriedades prometidas pelos fabricantes.

Infelizmente, hoje em dia, não podemos dizer o mesmo dos módulos shingled. Dado que o mercado de grande escala se inclina mais para outras tecnologias, não temos demasiados dados ou experiências no terreno, pelo que fica ainda por ver se superam as provas de eficiência e fiabilidade a longo prazo. Certamente, se se quiser usar um módulo shingled, convém aumentar o nível de controlo de qualidade, já que não se conhece tanto e os riscos de defeitos e más qualidades são mais altos.

Visite o nosso portal e conheça todos os módulos disponíveis. Como verá, na Amara NZero, trabalhamos com os melhores fabricantes do setor e contamos com um catálogo o mais amplo possível para poder oferecer aos nossos clientes as melhores soluções para as suas instalações fotovoltaicas.

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