Desenvolvimento de um Sistema de Baixo Custo para Caracterização de Células Solares

Resumo

Este trabalho teve por objetivo desenvolver um sistema de baixo custo para caracterização de células solares. Para tanto, foi necessário projetar um circuito que permitisse obter os seguintes parâmetros da caracterização: resistência série e resistência paralela (OSI, 2016). Foram realizados estudos sobre o funcionamento da célula fotovoltaica e seus modelos elétricos, e também sobre os métodos de caracterização disponíveis, para então escolher o mais viável. O modelo escolhido foi o de um diodo e dois resistores, sendo um resistor série e outro paralelo (MILLMAN, 1967). O sistema deve operar sem incidência de luminosidade sobre a célula, pois assim, a corrente gerada será nula (BÜLHER, 2007). Para a caracterização completa de uma célula são necessários os parâmetros de tensão e corrente. Foram projetados então dois sistemas separados. Um responsável por fornecer diferentes níveis de tensão de forma gradativa à célula, e o outro que atua como um amperímetro (projetado para ter duas escalas de medições diferentes), que deve medir as correntes para cada nível de tensão aplicado. Ambos os valores (corrente e tensão) são então enviados para um computador, através do canal de comunicação USB da plataforma de desenvolvimento Arduino. Também foi desenvolvido uma rotina de um programa, responsável por obter os dados enviados pelo Arduino via USB e traçar, no Software Excel®, a curva de caracterização da célula. Para consolidar o circuito, foram feitas simulações no Software Proteus Design Suite 8.4®. Ao término do desenvolvimento do sistema, foi feita a prototipagem do circuito e a comparação de seus resultados com a literatura e datasheets. Nas simulações, todas as etapas se comportaram como esperado. A rotina responsável por traçar o gráfico também funcionou perfeitamente. Nas montagens em protoboard e em placa de circuito impresso, o circuito gerador de tensão atuou de forma satisfatória, mas o circuito amperímetro não forneceu os resultados desejados. Atribuímos a isso o fato de estarmos operando com correntes na ordem de microampères, o que torna o circuito muito susceptível a ruídos (UGOCHUCWU, 2011). Estão sendo realizados estudos para se conseguir tal medição de corrente sem aumentar muito o custo do projeto já que o objetivo é desenvolver um sistema de caracterização de baixo custo.