Gruppo di ricerca analizza effetto di polvere in grandi quantitativi sulle prestazioni dei sistemi fotovoltaici

Alcuni ricercatori dell’Università della Transilvania di Brașov in Romania hanno studiato l’impatto di strati di polvere particolarmente spessi sulle prestazioni di diverse tecnologie fotovoltaiche.

“Se gli effetti del cambiamento climatico si dovessero intensificare, causando meno precipitazioni e tempeste di sabbia più frequenti che hanno origine nella regione del Sahara, è molto probabile che si verifichino situazioni estreme in Europa”, ha detto a pv magazine Abubaker Younis, autore della ricerca. “Logicamente, si prevede che la maggior parte della polvere si depositerà nei paesi dell’Europa meridionale, con occasionali tempeste di polvere che raggiungeranno l’Europa centrale”.

Gli scienziati hanno effettuato i test con pannelli di silicio amorfo (a-Si), monocristallini e policristallini, in cui hanno simulato condizioni di polvere relativamente estreme. Hanno utilizzato un modulo mini a-Si da 30 mm × 30 mm, un pannello monocristallino da 41,6 mm × 33,9 mm e un dispositivo policristallino da 33 mm × 40,4 mm. Su di essi hanno depositato la polvere naturale raccolta attorno alla città di Brașov, nella Romania orientale. Gli strati non omogenei sono stati depositati utilizzando un setaccio.

Gli accademici hanno testato i moduli in diverse condizioni, in laboratorio, sul campo e con diverse irradiazioni. Inoltre, hanno confrontato le loro prestazioni con quelle di alcuni moduli di riferimento senza polvere.

Per il test sul campo, hanno posizionato i moduli sul tetto di uno dei campus dell’Università della Transilvania e hanno effettuato misurazioni quando l’irradiazione ha raggiunto 800 W/m2, 900 W/m2 e 1.000 W/m2. Gli stessi livelli di irraggiamento sono stati simulati nell’esperimento di laboratorio utilizzando un simulatore solare.

In tutte queste condizioni sono state controllate le caratteristiche I-V dei moduli, nonché la loro temperatura anteriore e posteriore.

“Lo spessore medio dello strato di polvere era di 25,8 μm (o 0,01936 μm mm-2) quando si formava sulla superficie della minicella mono-Si e di 32,25 μm (o 0,02287 μm mm-2) quando si depositava sulla superficie della minicella poli-Si”, hanno sottolineato. “Tuttavia, la stessa tecnica di misurazione, che si basa sull’emissione di onde ultrasoniche, non era applicabile al minimodulo a-Si. Questo perché affinché il contatore funzioni è necessario un substrato metallico, che di solito non fa parte della composizione del modulo nel caso della tecnologia fotovoltaica a-Si.”

Il gruppo di ricerca ha scoperto che il calo massimo della corrente di cortocircuito e del punto di massima potenza tra un modulo pulito e uno polveroso si è verificato nello scenario minicella poly-Si a 800 W/m2, all’aperto e all’interno. Nella prova sul campo la diminuzione della corrente di cortocircuito è stata del 38,14% e del 45,35% al ​​punto di massima potenza, mentre in laboratorio è stata rispettivamente del 33,38% e del 32,02%.

Per quanto riguarda la temperatura della superficie frontale, nel caso esterno, il pannello in polisilicio sotto un irraggiamento di 1.000 W/m2 ha mostrato l’aumento più significativo, di 3,7 C. Nel case interno, il salto di temperatura maggiore è stato di 1,3 C, nel modulo in polisilicio sotto 800 W/m2 e nel modulo a-Si con 900 W/m2.

Calcolando l’aumento di temperatura della superficie posteriore, l’aumento maggiore nel campo è stato di 2,3 C nel caso a-Si sotto 1.000 W/m2, mentre in laboratorio è stato il pannello monocristallino sotto la stessa irradiazione, con 0,9 C in più temperatura rispetto al modulo pulito.

“È stato osservato che la configurazione esterna ha dato risultati migliori di quella interna a causa della casualità e dell’incoerenza nei risultati di quest’ultima”, hanno sottolineato i ricercatori. “Questa anomalia è stata attribuita alla mancanza di un metodo standard per condurre esperimenti di laboratorio sulla deposizione di polvere, che ridurrebbe l’impatto di errori incontrollabili”.

I loro risultati sono stati presentati nello studio “Dust impact on electrical and thermal photovoltaic performance: Insights from field and laboratory experiments”, pubblicato in Energy Reports.