Uma célula solar bifacial (BSC) é uma célula solar fotovoltaica que pode gerar energia elétrica quando iluminada de ambos os lados, ou seja, frontal ou traseira. As células solares monofaciais, por outro lado, só geram energia elétrica quando os fótons atingem sua frente. A eficiência das células solares bifaciais, definida como a relação entre a saída de luz incidente e a energia elétrica gerada, é medida independentemente para as superfícies frontal e posterior sob um ou mais sóis (1 sol = 1000 W/m2). O fator bifacial (%) é definido como a razão entre a eficiência das costas e a eficiência da frente na mesma irradiância.
As células solares bifaciais foram inventadas e fabricadas pela primeira vez para aplicações espaciais e terrestres no final da década de 1970 e se estabeleceram como uma tecnologia padrão de células solares na década de 2010. É previsível que sejam a principal abordagem para a fabricação de células solares até 2030.
Células solares bifaciais/bifaciais como funcionam
A grande maioria das células solares agora é feita de silício. O silício é um semicondutor e, como tal, são seus elétrons externos em um intervalo de energia chamado banda de valência e preenche completamente o nível de energia dessa banda. Acima desta banda de valência, há uma banda proibida ou uma peça de energia na qual nenhum elétron pode existir, e a faixa de linha está localizada mais adiante. Essa faixa de linha está quase vazia de elétrons, mas é o local onde os elétrons da banda de valência são acomodados depois de terem sido estimulados pela absorção de fótons. Esses elétrons têm mais energia do que os elétrons comuns do semicondutor. A condutividade elétrica do SI descrita até agora, que é chamada de silício intrínseco, é extremamente baixo. Uma ligeira contaminação com átomos de fósforo leva a elétrons adicionais na banda de cabo, o que faz com que o líder de silício e receba uma condutividade que pode ser influenciada pela alteração da densidade dos átomos de fósforo. Como alternativa, a contaminação com átomos de boro ou alumínio pode levar à líder de S P e tem uma condutividade que também pode ser influenciada. Esses átomos de contaminação absorvem elétrons da banda de valência e deixam os “buracos” de tão chamados, que se comportam como cargas positivas virtuais. As células solares de Si são geralmente dotadas de boro, de modo que se comportam como um pescoço do tipo P e possuem uma faixa de n-tipo N estreita (~ 0,5 micrômetro). Entre os dois, a chamada transição PN é formada, na qual é criado um campo elétrico, os elétrons e os orifícios se dividem, os elétrons na superfície e os orifícios para dentro. Dessa forma, é gerada uma corrente fotográfica, derivada de contatos de metal de ambos os lados. A luz que se afasta da transição do PN não é dividida e os pares de orifícios de elétrons gerados finalmente se recombinam e não geram um fluxo de fotos. Os papéis das regiões P e N na célula podem, conforme explicado aqui, ser trocado.
Assim, uma célula solar monofacial só gera fotocorrente quando a superfície onde a junção foi formada é iluminada.
Uma célula solar bifacial, por outro lado, é projetada de forma que a célula fique ativa em ambos os lados e gere fotocorrente quando um dos lados - frontal ou traseiro - estiver iluminado.
As principais vantagens das células solares de superfície dupla
Ganhos adicionais de geração de energia: Em comparação com as células solares P, as células solares N tendem a aumentar significativamente a eficiência. As células solares bifaciais terão uma perspectiva de aplicação mais ampla devido à capacidade de geração bifacial e maior eficiência do sistema, e são particularmente adequadas para áreas com neve e sistemas de geração distribuída, como telhados, cercas e barreiras acústicas.
A eficiência da parte traseira da célula pode chegar a mais de 19%, e a retroiluminação incidente pode ser usada para melhorar a capacidade de geração do sistema, com a capacidade da área unitária aumentando em até 10% ~ 30%.
Com o módulo de vidro com tecnologia de célula bifacial, a luz é captada tanto na parte frontal quanto traseira do módulo. Aumentar o uso de luz aumenta a eficiência do módulo. Até 360 Wp de saída total podem ser alcançados através da parte traseira ativa do módulo (290 Wp apenas na frente / total 320 - 360 Wp).
O ganho de eficiência depende da situação de radiação (atmosfera e fundo).
Exemplo de sistema de espaço livre com módulos solares bifaciais
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