Desde que a geração de energia fotovoltaica começou a ser aplicada em larga escala em usinas elétricas, os fabricantes têm buscado reduzir os custos de produção e aumentar a escala de fabricação. Isso levou ao desenvolvimento de células solares cada vez maiores, dos tamanhos iniciais de 125 mm × 125 mm para mais de 210 mm × 210 mm. Consequentemente, a potência dos módulos fotovoltaicos básicos aumentou de mais de 100 W para mais de 700 W.
No entanto, com esse aumento de potência, o peso dos módulos também aumentou significativamente, chegando a aproximadamente 35 kg por módulo ou 12,4 kg/m². Incluindo os suportes de montagem, o peso sobe para cerca de 16 kg/m². Módulos tão pesados representam desafios para a instalação em telhados industriais e comerciais de grandes vãos, que geralmente têm capacidade de carga limitada. Essa limitação impede a instalação de módulos tradicionais nesses telhados, criando um gargalo no desenvolvimento do setor.
Desafios e inovações
Para solucionar esse problema, a redução do peso da embalagem dos módulos tornou-se um foco essencial. Módulos flexíveis que se adaptam aos contornos de diversas superfícies arquitetônicas são muito procurados. As tentativas iniciais envolveram o afinamento do vidro e a otimização das estruturas de liga de alumínio. Por exemplo, a redução da espessura do vidro de 3,2 mm para 2,0 mm diminuiu o peso em cerca de 3 kg/m². No entanto, o vidro mais fino compromete a resistência do módulo, exigindo dimensões menores para atender aos padrões de confiabilidade, o que não resolve o problema principal.
Módulos de grande escala com revestimento de vidro ainda são difíceis de instalar em telhados e propensos a quebrar durante o transporte e a construção, representando riscos à segurança. Consequentemente, módulos com revestimento de vidro são mais adequados para usinas de energia instaladas no solo.
A busca por materiais alternativos para substituir o vidro nas embalagens de módulos tem sido constante. Materiais de encapsulamento leves com desempenho aprimorado tornaram as embalagens sem vidro uma solução viável.
Avanços em Materiais Leves
Os primeiros módulos leves utilizavam filmes de fluoropolímero e placas traseiras de fibra de vidro para suporte, substituindo o vidro. Embora adequados para coberturas impermeáveis e flexíveis (por exemplo, superfícies revestidas com TPU e fixação adesiva), as placas traseiras ainda eram muito espessas, resultando em um peso do módulo em torno de 8 kg/m².
Nos últimos anos, os avanços em materiais compósitos e polímeros modificados permitiram alcançar um desempenho de encapsulamento comparável ao do vidro. Esses materiais possibilitam que módulos leves atendam aos padrões da indústria para uma vida útil operacional de 25 anos, proporcionando desempenho fotovoltaico equivalente ao dos módulos de vidro. Essa inovação acelerou a adoção de soluções de encapsulamento sem vidro, principalmente para aplicações em telhados, ampliando o escopo das instalações fotovoltaicas.
