Fraunhofer CSP da Alemanha desenvolve módulo fotovoltaico de vidro ultrafino com revestimento que aumenta a resistência mecânica

De acordo com pt.wedoany.com-O Centro de Silício Fotovoltaico Fraunhofer (Fraunhofer CSP), em parceria com a startup Exxosqel GmbH, desenvolveu um módulo solar de vidro fino que compensa a perda de resistência mecânica causada pela redução da espessura da cobertura de vidro através de um revestimento especial.

Este protótipo de demonstração utiliza painéis de vidro frontal e traseiro com 1 mm de espessura, totalizando uma área de vidro de 300 mm × 200 mm. O módulo emprega materiais de encapsulamento padrão para módulos solares e utiliza células 1/4 slice de células PERC M6 de 9 barras coletoras bifaciais. Essas células 1/4 slice são conectadas em série, com cada célula fornecendo aproximadamente 1,58 watts de potência. O cientista do Fraunhofer CSP, Ringo Köpge, afirmou que o módulo foi fabricado por meio de um processo padrão de laminação fotovoltaica, mas com parâmetros de processo ajustados, como temperatura, pressão e configurações do sistema.

O revestimento é descrito como um tratamento de superfície reativo multicomponente, aplicado diretamente na superfície do vidro. Ele reage quimicamente com grupos hidroxila (Si–OH) associados a superfícies de vidro danificadas e microtrincas, formando ligações covalentes com a estrutura do vidro. Segundo a Exxosqel, essa reação pode reparar parcialmente microtrincas, reduzir a fragilidade superficial e aumentar a resistência mecânica do vidro. A camada composta reticulada resultante visa manter a transparência e a durabilidade química, enquanto preserva um índice de refração compatível com o vidro para minimizar perdas ópticas.

O CEO da Exxosqel, Thomas C. Sauer, explicou que a tecnologia é inspirada na estrutura da concha de abalone — onde uma pequena quantidade de material orgânico aumenta significativamente a tenacidade — formando uma superfície composta mais forte, mantendo transparência e durabilidade. A tecnologia pode ser integrada a processos existentes de produção ou beneficiamento de vidro, possibilitando produtos de vidro mais finos e leves sem sacrificar o desempenho mecânico. A empresa não divulgou mais detalhes sobre a composição química do revestimento.

De acordo com testes laboratoriais realizados pela Exxosqel, a resistência de amostras de vidro de 2 mm aumentou de 79 MPa para 364 MPa, e amostras de vidro de 1 mm passaram de 184 MPa para mais de 1300 MPa. A empresa estima que substratos de vidro mais finos podem reduzir o peso em até 40%, diminuindo assim o uso de materiais, o consumo de energia e as emissões de carbono.

Ringo Köpge destacou que o processo de revestimento não se limita ao módulo de demonstração, podendo também ser aplicado a módulos solares padrão. O Fraunhofer CSP acredita que o revestimento de vidro ultrafino pode oferecer soluções para aplicações como a fotovoltaica integrada a edifícios (BIPV), incluindo módulos com painéis frontais impressos e designs leves.

A tecnologia tem potencial para reduzir custos de fabricação, consumo de materiais, peso dos módulos e custos associados de transporte e manuseio, ao utilizar vidro mais fino. No entanto, vidros mais finos também levantam preocupações quanto à durabilidade mecânica em campo, especialmente sob condições climáticas extremas, como granizo. De acordo com um estudo recente da Índia, módulos solares com espessura de vidro frontal de 3,2 mm podem não ser suficientes para suportar tempestades que produzem granizo grande, sendo recomendado o uso de vidro frontal de pelo menos 4 mm para evitar danos graves.

Sauer afirmou que a crença generalizada de que reduzir a espessura do vidro é inerentemente incompatível com resistência adequada ao granizo é um desafio que sua tecnologia visa superar, empregando um mecanismo de reforço completamente diferente, desacoplando o desempenho mecânico dos limites tradicionais de espessura do vidro. Testes de resistência ao granizo em módulos de tamanho real são o próximo passo importante no desenvolvimento. Com base nos resultados mecânicos obtidos até agora, a equipe está otimista, mas testes em larga escala ainda precisam fornecer as evidências necessárias.