Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um traçador de curvas I-V para aplicação em arranjos fotovoltaicos a serem medidos em campo. Este sistema utiliza a carga capacitiva como método de polarização do gerador fotovoltaico sendo o chaveamento realizado por transistores bipolares de porta isolada (IGBT). Para controle do chaveamento dos IGBTs e aquisição dos pontos I-V, a placa Arduino foi aplicada demostrando-se adequada para a proposta. Para tanto foi escrito, em uma variação da linguagem de programação C++, o programa de controle desta placa. Foram construídos circuitos auxiliares de amplificação de sinal para realizar as medidas de corrente e de irradiância, sendo nestes casos, usados como sensores um resistor shunt e uma célula de referência calibrada, respectivamente. Para medida da temperatura foi aplicado o sensor de temperatura LM35 que apresentou resultados satisfatórios. Os dados adquiridos pela placa Arduino são salvos em um cartão de memória para posterior análise. A análise de incertezas foi realizada usando métodos estatísticos, onde foram determinados os erros sistemáticos e aleatórios para cada canal de medição. O protótipo construído foi aplicado no levantamento da curva I-V de um gerador fotovoltaico composto de uma série de 3 módulos instalada no terraço do prédio que abriga o simulador solar do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LABSOL) e o seu resultado foi comparado com o sistema traçador de curvas do laboratório. O resultado, de maneira geral, foi satisfatório quando comparado com a medida a 2 fios pelo sistema do LABSOL, mas apresentou um erro maior quando comparado à medida a 4 fios. Este protótipo também foi submetido a um teste para avaliar sua capacidade de apresentar a curva I-V de forma adequada quando são provocados defeitos na série de módulos. O resultado apresentado pelo protótipo se mostrou bastante semelhante ao do apresentado pelo sistema do LABSOL. De maneira geral, pode-se afirmar que o protótipo, baseado em seus resultados, mostrou-se adequado para aplicação em medidas em campo de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos. / This work presents the development of an IV tracer for in field measurement of PV arrays. This system uses a capacitive load as a method for polarizing the photovoltaic generator, with the switching being performed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). To control switching of the IGBTs and acquisition of the IV curve, an Arduino board was applied, and was proved to be adequate for this purpose. The Arduino board control program was written in a variation of C++ language. Auxiliary circuits for amplifying the signal were built to measure electric current and irradiance, being in such cases used as sensors a shunt resistor and a calibrated reference solar cell, respectively. For obtaining the temperature, the LM35 temperature sensor was employed, presenting satisfactory results. The data acquired by the Arduino board are saved on a memory stick for later analysis. The uncertainty analysis was performed by using statistical methods, in which the systematic and random errors for each measurement channel were determined. The assembled prototype was applied for measuring the IV curve of a photovoltaic generator composed of a string of 3 modules located on the roof of one of the buildings from Solar Energy Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (LABSOL) and its result was compared with the IV tracer used on the laboratory. The result was, generally, satisfactory when compared with the two-wire measurement by the laboratory’s system, but showed a larger error when compared with the four-wire measurement. This prototype was also submitted to a test to evaluate its capacity of adequately presenting the IV curve when defects are induced on the string. The result presented by the prototype was quite similar to that obtained from LABSOL’s system. In general, it is possible to affirm that the prototype, based on its results, proved to be adequate for in field measurement of photovoltaic arrays.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma análise de diversos fatores que influenciam nos resultados da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos e na obtenção de seus principais parâmetros. A principal análise refere-se aos efeitos que ocorrem ao traçar a curva I-V (corrente versus tensão) de um módulo fotovoltaico decorrentes da rapidez e da direção da varredura (de Isc para Voc e vice-versa) utilizada na tensão de polarização necessária para traçar a curva I-V. Quando a caracterização elétrica é realizada com tempo de varredura reduzido, como por exemplo, em simuladores solares pulsados, há desvios significativos nos resultados, dependendo da tecnologia de fabricação do módulo fotovoltaico. Também é analisada a importância do fator de descasamento espectral no resultado da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos. Uma comparação entre os resultados dos valores dos coeficientes térmicos determinados com simulador solar (indoor) e sob iluminação natural (outdoor) é realizada, concluindo-se que são equivalentes dentro do intervalo de incerteza das medidas. Finalmente é apresentada uma comparação entre medidas realizadas sob iluminação natural e com simulador solar, levando-se em conta os fatores investigados na tese, isto é, os efeitos decorrentes da rapidez da varredura de tensão, da medida da temperatura do módulo e do descasamento espectral no momento da caracterização. / This doctoral thesis presents an analysis of several issues that influences the electrical characteristics of photovoltaic modules and its parameters. The main analysis is about sweep time effects that arise due to the speed and direction (Isc to Voc and vice versa) used to polarize the module in order to trace the I-V curve. A fast voltage sweep, as used in pulsed solar simulators, can cause discrepancies in the results of some photovoltaic module technologies. It is also analyzed the importance of the spectral mismatch factor in the characterization of photovoltaic devices. A comparison of indoor and outdoor measurements of thermal coefficients is performed and it is concluded that they are equivalent and the results are equivalent among the experimental uncertainties. Finally a comparison between indoor and outdoor measurements of photovoltaic modules is presented where it is discussed the issues studied in the thesis, i.e., sweep time effects, temperature measurement and spectral mismatch factor.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma análise de diversos fatores que influenciam nos resultados da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos e na obtenção de seus principais parâmetros. A principal análise refere-se aos efeitos que ocorrem ao traçar a curva I-V (corrente versus tensão) de um módulo fotovoltaico decorrentes da rapidez e da direção da varredura (de Isc para Voc e vice-versa) utilizada na tensão de polarização necessária para traçar a curva I-V. Quando a caracterização elétrica é realizada com tempo de varredura reduzido, como por exemplo, em simuladores solares pulsados, há desvios significativos nos resultados, dependendo da tecnologia de fabricação do módulo fotovoltaico. Também é analisada a importância do fator de descasamento espectral no resultado da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos. Uma comparação entre os resultados dos valores dos coeficientes térmicos determinados com simulador solar (indoor) e sob iluminação natural (outdoor) é realizada, concluindo-se que são equivalentes dentro do intervalo de incerteza das medidas. Finalmente é apresentada uma comparação entre medidas realizadas sob iluminação natural e com simulador solar, levando-se em conta os fatores investigados na tese, isto é, os efeitos decorrentes da rapidez da varredura de tensão, da medida da temperatura do módulo e do descasamento espectral no momento da caracterização. / This doctoral thesis presents an analysis of several issues that influences the electrical characteristics of photovoltaic modules and its parameters. The main analysis is about sweep time effects that arise due to the speed and direction (Isc to Voc and vice versa) used to polarize the module in order to trace the I-V curve. A fast voltage sweep, as used in pulsed solar simulators, can cause discrepancies in the results of some photovoltaic module technologies. It is also analyzed the importance of the spectral mismatch factor in the characterization of photovoltaic devices. A comparison of indoor and outdoor measurements of thermal coefficients is performed and it is concluded that they are equivalent and the results are equivalent among the experimental uncertainties. Finally a comparison between indoor and outdoor measurements of photovoltaic modules is presented where it is discussed the issues studied in the thesis, i.e., sweep time effects, temperature measurement and spectral mismatch factor.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um traçador de curvas I-V para aplicação em arranjos fotovoltaicos a serem medidos em campo. Este sistema utiliza a carga capacitiva como método de polarização do gerador fotovoltaico sendo o chaveamento realizado por transistores bipolares de porta isolada (IGBT). Para controle do chaveamento dos IGBTs e aquisição dos pontos I-V, a placa Arduino foi aplicada demostrando-se adequada para a proposta. Para tanto foi escrito, em uma variação da linguagem de programação C++, o programa de controle desta placa. Foram construídos circuitos auxiliares de amplificação de sinal para realizar as medidas de corrente e de irradiância, sendo nestes casos, usados como sensores um resistor shunt e uma célula de referência calibrada, respectivamente. Para medida da temperatura foi aplicado o sensor de temperatura LM35 que apresentou resultados satisfatórios. Os dados adquiridos pela placa Arduino são salvos em um cartão de memória para posterior análise. A análise de incertezas foi realizada usando métodos estatísticos, onde foram determinados os erros sistemáticos e aleatórios para cada canal de medição. O protótipo construído foi aplicado no levantamento da curva I-V de um gerador fotovoltaico composto de uma série de 3 módulos instalada no terraço do prédio que abriga o simulador solar do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LABSOL) e o seu resultado foi comparado com o sistema traçador de curvas do laboratório. O resultado, de maneira geral, foi satisfatório quando comparado com a medida a 2 fios pelo sistema do LABSOL, mas apresentou um erro maior quando comparado à medida a 4 fios. Este protótipo também foi submetido a um teste para avaliar sua capacidade de apresentar a curva I-V de forma adequada quando são provocados defeitos na série de módulos. O resultado apresentado pelo protótipo se mostrou bastante semelhante ao do apresentado pelo sistema do LABSOL. De maneira geral, pode-se afirmar que o protótipo, baseado em seus resultados, mostrou-se adequado para aplicação em medidas em campo de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos. / This work presents the development of an IV tracer for in field measurement of PV arrays. This system uses a capacitive load as a method for polarizing the photovoltaic generator, with the switching being performed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). To control switching of the IGBTs and acquisition of the IV curve, an Arduino board was applied, and was proved to be adequate for this purpose. The Arduino board control program was written in a variation of C++ language. Auxiliary circuits for amplifying the signal were built to measure electric current and irradiance, being in such cases used as sensors a shunt resistor and a calibrated reference solar cell, respectively. For obtaining the temperature, the LM35 temperature sensor was employed, presenting satisfactory results. The data acquired by the Arduino board are saved on a memory stick for later analysis. The uncertainty analysis was performed by using statistical methods, in which the systematic and random errors for each measurement channel were determined. The assembled prototype was applied for measuring the IV curve of a photovoltaic generator composed of a string of 3 modules located on the roof of one of the buildings from Solar Energy Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (LABSOL) and its result was compared with the IV tracer used on the laboratory. The result was, generally, satisfactory when compared with the two-wire measurement by the laboratory’s system, but showed a larger error when compared with the four-wire measurement. This prototype was also submitted to a test to evaluate its capacity of adequately presenting the IV curve when defects are induced on the string. The result presented by the prototype was quite similar to that obtained from LABSOL’s system. In general, it is possible to affirm that the prototype, based on its results, proved to be adequate for in field measurement of photovoltaic arrays.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um traçador de curvas I-V para aplicação em arranjos fotovoltaicos a serem medidos em campo. Este sistema utiliza a carga capacitiva como método de polarização do gerador fotovoltaico sendo o chaveamento realizado por transistores bipolares de porta isolada (IGBT). Para controle do chaveamento dos IGBTs e aquisição dos pontos I-V, a placa Arduino foi aplicada demostrando-se adequada para a proposta. Para tanto foi escrito, em uma variação da linguagem de programação C++, o programa de controle desta placa. Foram construídos circuitos auxiliares de amplificação de sinal para realizar as medidas de corrente e de irradiância, sendo nestes casos, usados como sensores um resistor shunt e uma célula de referência calibrada, respectivamente. Para medida da temperatura foi aplicado o sensor de temperatura LM35 que apresentou resultados satisfatórios. Os dados adquiridos pela placa Arduino são salvos em um cartão de memória para posterior análise. A análise de incertezas foi realizada usando métodos estatísticos, onde foram determinados os erros sistemáticos e aleatórios para cada canal de medição. O protótipo construído foi aplicado no levantamento da curva I-V de um gerador fotovoltaico composto de uma série de 3 módulos instalada no terraço do prédio que abriga o simulador solar do Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LABSOL) e o seu resultado foi comparado com o sistema traçador de curvas do laboratório. O resultado, de maneira geral, foi satisfatório quando comparado com a medida a 2 fios pelo sistema do LABSOL, mas apresentou um erro maior quando comparado à medida a 4 fios. Este protótipo também foi submetido a um teste para avaliar sua capacidade de apresentar a curva I-V de forma adequada quando são provocados defeitos na série de módulos. O resultado apresentado pelo protótipo se mostrou bastante semelhante ao do apresentado pelo sistema do LABSOL. De maneira geral, pode-se afirmar que o protótipo, baseado em seus resultados, mostrou-se adequado para aplicação em medidas em campo de curvas I-V de arranjos fotovoltaicos. / This work presents the development of an IV tracer for in field measurement of PV arrays. This system uses a capacitive load as a method for polarizing the photovoltaic generator, with the switching being performed by insulated gate bipolar transistors (IGBT). To control switching of the IGBTs and acquisition of the IV curve, an Arduino board was applied, and was proved to be adequate for this purpose. The Arduino board control program was written in a variation of C++ language. Auxiliary circuits for amplifying the signal were built to measure electric current and irradiance, being in such cases used as sensors a shunt resistor and a calibrated reference solar cell, respectively. For obtaining the temperature, the LM35 temperature sensor was employed, presenting satisfactory results. The data acquired by the Arduino board are saved on a memory stick for later analysis. The uncertainty analysis was performed by using statistical methods, in which the systematic and random errors for each measurement channel were determined. The assembled prototype was applied for measuring the IV curve of a photovoltaic generator composed of a string of 3 modules located on the roof of one of the buildings from Solar Energy Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (LABSOL) and its result was compared with the IV tracer used on the laboratory. The result was, generally, satisfactory when compared with the two-wire measurement by the laboratory’s system, but showed a larger error when compared with the four-wire measurement. This prototype was also submitted to a test to evaluate its capacity of adequately presenting the IV curve when defects are induced on the string. The result presented by the prototype was quite similar to that obtained from LABSOL’s system. In general, it is possible to affirm that the prototype, based on its results, proved to be adequate for in field measurement of photovoltaic arrays.

A presente Tese de Doutorado apresenta uma análise de diversos fatores que influenciam nos resultados da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos e na obtenção de seus principais parâmetros. A principal análise refere-se aos efeitos que ocorrem ao traçar a curva I-V (corrente versus tensão) de um módulo fotovoltaico decorrentes da rapidez e da direção da varredura (de Isc para Voc e vice-versa) utilizada na tensão de polarização necessária para traçar a curva I-V. Quando a caracterização elétrica é realizada com tempo de varredura reduzido, como por exemplo, em simuladores solares pulsados, há desvios significativos nos resultados, dependendo da tecnologia de fabricação do módulo fotovoltaico. Também é analisada a importância do fator de descasamento espectral no resultado da caracterização elétrica de módulos fotovoltaicos. Uma comparação entre os resultados dos valores dos coeficientes térmicos determinados com simulador solar (indoor) e sob iluminação natural (outdoor) é realizada, concluindo-se que são equivalentes dentro do intervalo de incerteza das medidas. Finalmente é apresentada uma comparação entre medidas realizadas sob iluminação natural e com simulador solar, levando-se em conta os fatores investigados na tese, isto é, os efeitos decorrentes da rapidez da varredura de tensão, da medida da temperatura do módulo e do descasamento espectral no momento da caracterização. / This doctoral thesis presents an analysis of several issues that influences the electrical characteristics of photovoltaic modules and its parameters. The main analysis is about sweep time effects that arise due to the speed and direction (Isc to Voc and vice versa) used to polarize the module in order to trace the I-V curve. A fast voltage sweep, as used in pulsed solar simulators, can cause discrepancies in the results of some photovoltaic module technologies. It is also analyzed the importance of the spectral mismatch factor in the characterization of photovoltaic devices. A comparison of indoor and outdoor measurements of thermal coefficients is performed and it is concluded that they are equivalent and the results are equivalent among the experimental uncertainties. Finally a comparison between indoor and outdoor measurements of photovoltaic modules is presented where it is discussed the issues studied in the thesis, i.e., sweep time effects, temperature measurement and spectral mismatch factor.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-26T18:26:31Z No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-27T11:07:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-27T11:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amandaschelgshornpereira.pdf: 8164581 bytes, checksum: bff8551485b4df0fe3e5788333e7a8b4 (MD5) Previous issue date: 2014-07-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido à redução dos custos de produção no mercado internacional e pelo incentivo ao uso racional dos recursos energéticos, as tecnologias fotovoltaicas apresentam inúmeras possibilidades e boas oportunidades de inovação. Neste sentido, este trabalho é baseado em pesquisa experimental, tendo por objetivo o projeto de um brise-soleil com a utilização de placas fotovoltaicas. Nesta proposição, busca-se aumentar a eficiência energética do módulo fotovoltaico ao se inserir aletas para dissipação de calor. Isto favorece ao resfriamento da superfície posterior do módulo melhorando seu desempenho energético. Para isto, foi realizada revisão detalhada da literatura; identificação das tecnologias utilizadas atualmente; e utilização de software específico para projeto de produto: prototipagem virtual. O processo de projeto foi orientado por metodologia específica da área de desenvolvimento de produtos. Os conceitos elaborados foram validados e ranqueados através do matriz de decisão e por meio de simulação virtual em modelador tridimensional com capacidade de análise de protótipos virtuais. O componente para dissipação de calor foi experimentado em laboratório com auxílio de câmera termográfica, para o registro de variações de temperatura. O brise-soleil fotovoltaico foi projetado em conformidade com o módulo fotovoltaico de modelo SX 120 U da empresa BP Solar. Posteriormente, o projeto foi aplicado em estudo no prédio da Justiça Federal no município de Juiz de Fora (MG). Este estudo foi norteado pelo método prescritivo RTQ-C (2010) – (Requisitos Técnicos da Qualidade para Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviço e Públicos), onde foi realizada a avaliação da eficiência energética da edificação em sua situação atual, e na situação hipotética, após a experimentação virtual do brise-soleil fotovoltaico na fachada norte. Por fim, destaca-se a colaboração do trabalho para a proposição de soluções que combinam conforto ambiental e eficiência energética em edificações. / Due to the reduction of production costs in the international market and the rational use of energy resources, photovoltaic technologies present many possibilities and good opportunities for innovation. In this sense, this work is based on experimental research, aiming to design a brise-soleil with the use of photovoltaics. In this proposal, we seek to increase the energy efficiency of PV modules by inserting fins for heat dissipation. This favors the cooling of the rear surface of the module improving their energy performance. For this, detailed literature review was conducted; and use of specific software to product design; and virtual prototyping. The design process was driven by a specific methodology in the area of product development. Developed concepts were validated and unranked through the specific decision matrix and through three-dimensional virtual simulation modeler. The component for heat dissipation was tested in the laboratory with the aid of thermographic camera to record temperature changes. Importantly, the brise-soleil PV was designed in accordance with the PV module SX 120 U model company BP Solar. Subsequently, the project was applied to study at the Federal Court building in the city of Juiz de Fora (MG). This study was guided by prescriptive RTQ - C (2010) method, where the rating of the energy efficiency of the building in its current state was performed, and in the hypothetical situation, after the virtual trial brise-soleil PV on the north facade. Finally, there is the collaborative work in proposing solutions that combine environmental comfort and energy efficiency in buildings.

As ferramentas computacionais utilizadas em diferentes áreas de pesquisa têm como vantagem sobre análises e ensaios reais a possibilidade de analisar sistemas em diferentes condições de forma mais ágil e com menor consumo de tempo e recursos. A modelagem óptica de dispositivos fotovoltaicos é bastante difundida. Existem diferentes trabalhos na área, com diferentes escopos e graus de detalhamento, que permitem a análise e melhor compreensão das diferentes etapas da conversão da radiação em energia elétrica, expandindo as possibilidades de otimização. No presente trabalho foi desenvolvida, em uma etapa inicial, uma metodologia computacional para análise óptica de módulos fotovoltaicos, para então, em uma segunda etapa, serem realizados estudos do desempenho de diferentes materiais inseridos no conjunto de camadas que compõe os módulos, através da metodologia. O modelo óptico que embasa o método tem como foco os módulos de silício monocristalino. Esses módulos agregam de três a quatro camadas transparentes sobre as células fotovoltaicas. Ao incidir nesse conjunto de camadas radiação é submetida a diferentes eventos de extinção, como função do comprimento de onda da radiação e ângulo de incidência, que devem ser previstos em um modelo de forma a obter-se resultados válidos de transmissividade. A metodologia propõe a realização de uma análise aprofundada dos fenômenos ópticos que ocorrem mediante a incidência de radiação em um módulo fotovoltaico de modo a auxiliar na análise da adequação e desempenho de diferentes materiais ao sistema óptico formado. A otimização da transmissão de radiação em um módulo fotovoltaico tem uma influência direta e significativa sobre a eficiência de tais dispositivos, justificando sua importância. A validação do modelo foi realizada através da literatura, em partes, e apresentou coerência com os resultados de referência. Foram produzidos na segunda etapa estudos de desempenho de materiais ou propriedades isoladamente. No primeiro estudo foram analisados três materiais para aplicação como filme de passivação sobre a célula, sendo eles Si3N4, SiO2, e TiO2; o filme de Si3N4 apresentou o melhor desempenho. O segundo estudo, de avaliação da influência do índice de refração do encapsulante na transmissividade do sistema, demonstrou que a variação desse parâmetro tem muito pouca influência. No terceiro estudo foi analisado o potencial dos materiais PDMS e TiO2 como filmes anti-reflexo sobre vidro. O PDMS gerou melhores resultados de transmissividade. Por fim um estudo de desempenho de um conjunto de materiais frente à mudança do espectro incidente foi realizado. Foi utilizado até então o espectro de referência, que foi então comparado a um espectro médio de um dia de equinócio da cidade de Porto Alegre. O desempenho do sistema foi em torno de 3% inferior em incidência normal. / Computational tools raise the possibility of studying and understanding systems under different conditions in a faster and less resource and time consuming way. The optical modeling of photovoltaic devices is a very developed issue, and paperworks and projects in different scopes e levels of detail were produced, providing a better understanding of the different steps of converting light into electricity, expanding optimization possibilities. For this project a computational methodology was developed, as an initial step, for the optical assessment of the transmission of radiation in photovoltaic modules. In a second step, studies were performed using the method as a tool for analyzing the system formed by the layers covering the cells embedded in modules. The optical model describes monocristalline silicon modules, which are constituted by three to four layers covering the cell. Once it penetrates the set of layers, incident light suffers different extinction phenomena, which are predicted in this model in order to generate valid results. It’s a function of wavelength and incidence angle of the incoming radiation. The model presented aims to deeply analyse and understand the optical phenomena light undergoes through its way from the external environment to the interior of the cell, supporting the process of observing the performance and adequacy of different materials as the referred layers. Optimizing transmission of radiation in a photovoltaic device plays a main role in increasing the efficiency of the energy conversion process, which is why it’s so important. The model was validated by literature in parts, and showed coherence within reference results. Studies were produced in a second step of this work, using the method, concerning optical issues, for the thin film on top of the cell, the refractive index of the encapsulating material, and the optical effect of coating the outer glass surface. In the first study Si3N4, SiO2 and TiO2 were analyzed; the Si3N4 film produced the best results. The second study, concerning encapsulant’s refractive index, demonstrates this parameter has a very weak influence in the system’s transmission. The third one observed the performance of two materials, PDMS and TiO2, as AR coating,. The PDMS film produced a better effect. At last, the best performance set of layers was analyzed under a representative spectral distribution of an equinox day of the city of Porto Alegre, considering so far it was used the standard. The transmission suffered a slight decrease, around 3%.

Os aproveitamentos de energia solar em aplicações térmicas ou para a produção de energia elétrica são cada vez mais importantes, por se tratarem de fontes de energia. Os estudos acerca dessas fontes estão se intensificando, a fim de melhorar seus desempenhos e suas aplicações para as condições atuais de desenvolvimento pelo mundo. Uma dessas tecnologias que utilizam como fonte a energia solar, desenvolvida nos últimos 30 anos, é o coletor híbrido térmico fotovoltaico. Esse coletor converte a energia proveniente da radiação solar em energia térmica e elétrica, simultaneamente, com a superposição de um módulo fotovoltaico a um coletor solar de placa plana, podendo ser promissor no progresso de novas tecnologias. Um coletor híbrido térmico fotovoltaico tem sua eficiência térmica menor que um coletor térmico convencional, decorrente de uma maior perda de calor para o meio, pois, em geral, o coletor não tem proteção contra o vento, como a cobertura transparente em um coletor convencional. A eficiência elétrica desses coletores híbridos é maior quando comparada a um sistema fotovoltaico convencional, pois há um resfriamento devido à passagem do fluido na parte posterior desses módulos. Para uma avaliação dessas eficiências, no presente trabalho, foram instalados três tipos de tecnologias que utilizam a energia solar como fonte, (um módulo fotovoltaico, um coletor híbrido térmico fotovoltaico e um coletor solar de placa plana) a fim de comparar os resultados de seus rendimentos, separadamente, atribuindo as mesmas condições meteorológicas em todos eles. A eficiência térmica máxima do coletor híbrido térmico fotovoltaico teve seu valor 3 vezes menor que o do coletor de placa plana utilizado. Já a eficiência elétrica de cada módulo teve um aumento de 5,5% comparando a diferença de energia elétrica gerada ao longo de um ano. Com esses resultados, pode-se dizer que melhorias na parte térmica do coletor híbrido térmico fotovoltaico poderiam ser feitas, de forma a aumentar seu desempenho térmico sem comprometer o rendimento das suas células fotovoltaicas. / The use of solar energy for thermal application and production of electric energy is becoming more important, because it is a form of clean and renewable energy. The studies of these sources are intensifying to improve the performance of these technologies and their applications for the current conditions of the development around the world. One of this technologies using as a source solar energy, developed in the last 30 years is the photovoltaic thermal hybrid solar collector. This collector simultaneously converts the solar radiation into thermal and electrical energy, with the superposition of a photovoltaic module on a flat plate solar collector, may be promising in the progress of new technologies. That a photovoltaic thermal hybrid solar collector has a lower thermal efficiency than a conventional thermal collector, due a greater loss of heat to the environment, because in general the collector has no protection from the wind, as the transparent cover in a conventional collector. The electrical efficiency of these hybrid collectors is higher compared to a conventional photovoltaic, because their cells are cooled by the water passing in the back of the photovoltaic plate. For an evaluation of efficiencies, it were installed three types of technologies that use solar energy as energy source (a photovoltaic module, a thermal hybrid collector and a flat plate solar collector) to separately compare the results of their performance, exposing them all of the same meteorological conditions. The maximum thermal efficiency of the photovoltaic thermal hybrid solar collector was determined being three times lower value than the flat plate collector one. The electrical efficiency of each module was increased by 5.5 % comparing the difference of the electrical energy generated over a whole year. These results indicate that improvements in the thermal part of the photovoltaic thermal hybrid solar collector could be made, increasing the thermal performance without compromise their solar cells efficiency.