Selection of paste and glue elements for CPV modules

• Author(s): Coelho, Sebastião Manuel de Lacerda
• Date: 2010
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/8877
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): CPV; Encapsulamento; EVA; Silicone; Arrefecimento; Teses de mestrado - 2010
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Brito, Miguel Centeno; Sorasio, Gianfranco
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2010

This thesis reports on the progress of the development of encapsulation methods and materials to use in the HSUN PV receiver. The HSUN is a concentration photovoltaic (CPV) system concept under development by WS Energia. After a thorough description of the encapsulation state of the art, two main approaches were tested: Ethylene Vinyl Acetate (EVA) laminates and Silicone stacks. Experimental results were unsatisfactory regarding the EVA laminates. The curing process was not fully optimized which lead to (i) the appearance of yellowness after exposing the laminate to concentrated irradiation for a few days; and (ii) the increase of the series resistance of the solar cell during the curing process, probably associated to stretching of the soldered contacts. Numerical thermal modelling of the EVA laminate has also shown the need to introduce active cooling of the PV receiver in order to prevent thermal damage to the cell. The silicone stacks tests were satisfactory regarding the optical, mechanical and electrical properties of the PV receiver. Even after a few days of concentrated irradiation there was no evidence of the development of yellowness or moisture. Thermal modelling showed that further optimization of the HSUN receiver concept is required but suggest that passive cooling approaches are probably sufficient to warrant safe thermal conditions for the solar cell even under concentrated irradiation.

O desenvolvimento da presente tese é baseado na pesquisa de materiais e desenvolvimento de métodos de encapsulamento. Tem como principal objectivo, uma aplicação no projecto HSUN, que visa o desenvolvimento de um módulo fotovoltaico de concentração (CPV) na WS Energia. Após uma descrição pormenorizada do estado de arte do encapsulamento, foram testadas duas abordagens: Laminação de amostras com Acetato de Etileno Vinil (EVA) e Silicone. Os resultados experimentais podem ser considerados satisfatórios atendendo à qualidade dos laminados de EVA. O processo de cura não estava completamente optimizado o que poderá ter conduzido a (i) aparecimento de amarelamento após exposição das amostras à luz concentrada durante alguns dias; e (ii) o aumento das resistências de série da célula durante o processo de cura. Este facto poderá ser associado ao alongamento dos contactos soldados. A modelação do modelo térmico para o laminado de EVA também demonstrou a necessidade de introdução de um arrefecimento activo no módulo PV de modo a evitar que a temperatura provoque danos nas células. As amostras de silicone revelaram resultados satisfatórios em relação às propriedades ópticas, mecânicas e eléctricas do módulo PV. Após exposição da amostra à concentração solar durante alguns dias, não foi evidenciando o aparecimento de amarelamento ou humidade. O modelo térmico revelou que é necessária uma optimização do conceito HSUN. As aproximações efectuadas sugerem que um modelo de arrefecimento passivo será suficiente para garantir as condições óptimas para a célula quando submetida à irradiação concentrada.