Estudo de uma instalação de dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) em meio urbano

Abstract

Resumo: Diante do quadro de necessidade de energética mundial e da importância de se emitir menos gases de efeito estufa, o estudo sobre formas de gerar energia utilizando fontes renováveis e limpas vem sendo desenvolvido. Os dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) vêm atraindo o interesse industrial e acadêmico, devido a sua flexibilidade, semitransparência e aplicabilidade. No entanto, para tornar esta uma tecnologia atrativa, além de pesquisar sobre como melhorar a eficiência do dispositivo, pesquisas na área de processamento e estabilidade devem ser realizadas. Neste trabalho, estudou-se uma aplicação dessa tecnologia de OPVs em condições reais de funcionamento, isto é, fora do ambiente controlado de laboratório, em meio urbano. Foi realizada a caracterização elétrica de OPVs comerciais, por meio da obtenção de curvas características de densidade de corrente por tensão (J x V) em condições normais de irradiância, temperatura e umidade, ou seja, testes em ambiente externo. Foi realizada a deposição de uma tinta polimérica utilizada na indústria, que compõe a camada ativa de um OPV utilizando método de deposição por revestimento, método que pode ser facilmente adaptável para produção em larga escala em modo de revestimento rolo pra rolo. Além disso, foram feitas análises através de software de monitoramento da micro usina fotovoltaica instalada no campus politécnico operando no modo integrado à rede elétrica, da potência de energia gerada e injetada na rede elétrica. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que os OPVs são uma opção viável de geração de energia, apresentando um desempenho considerável e diversificando a utilização de fotovoltaicos como fonte de energia, além de que foi possível identificar os fatores que influenciam no desempenho dos OPVs ao longo do período analisado. Palavras-chave: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos, OPVs, testes outdoor, deposição por revestimento, desempenho dos OPVs, micro usina fotovoltaica.

Abstract: Regarding the global energy needs and the importance of emitting less greenhouse gases, the study on ways to generate energy by renewable and clean sources has being developed. The organic photovoltaic devices (OPVs) have been attracting industrial and academic interest due to their flexibility, semi-transparency and innovative products. However, to make it an attractive technology, research in the area of processing and stability must be done. In this work, we have studied an application of this OPVs technology in real operating conditions, i.e., outside the controlled laboratory environment, in an urban environment. The electrical characterization of commercial OPVs was performed by obtaining typical density current-voltage curve (J x V) in normal conditions of irradiance, temperature and humidity, in other words, outdoor tests. The deposition of a polymeric ink used in industry, which makes up the active layer of an OPV using the slot-die coating deposition method, was carried out. This method can be easily adapted for large scale production in roll-to-roll printing mode. In addition, analyses were made through monitoring software of the micro photovoltaic plant installed on the polytechnic campus operating in grid-tie mode, of the power generated and injected into the electrical network. The results obtained in this work demonstrate that the OPVs are a viable option for power generation, presenting a reasonable performance, diversifying the use of photovoltaic as a source of energy. Furthermore, it was also possible to identify the factors that influence the performance of OPVs over the period analyzed. Keywords: Organic Photovoltaic Devices, OPVs, outdoor tests, Slot-die Coating, performance of OPVs, micro photovoltaic plant.