REDUÇÃO DA ESPESSURA DE FILME NA FABRICAÇÃO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS
Resumo
A energia solar fotovoltaica é uma alternativa interessante para a geração de energia elétrica, entretanto, ainda é cara se comparada com as fontes tradicionais. Uma forma de aumentar sua competitiva é diminuindo a quantidade de material utilizado. No método de revestimento por extrusão, a diminuição da vazão resulta em camadas cada vez mais finas. Entretanto, a diminuição da espessura encontra limites físicos e operacionais, um deles é o limite de vazão mínima. Este fenômeno verifica-se quando o menisco à jusante invade a separação barra/substrato originando defeitos indesejados, que podem ocorrer para vazões muito baixas ou velocidades do substrato elevadas. Este trabalho apresenta a simulação numérica do processo de revestimento por extrusão de fluidos Newtonianos utilizando a técnica Volume de Fluido (VOF) para determinar o limite de vazão mínima. O domínio de solução das equações 2D se restringe à parte a montante da barra de revestimento. Os resultados mostram que a espessura mínima de filme aumenta com o número de capilaridade, isto significa que, para obter filmes mais finos, a velocidade do processo produtivo deve ser baixa. Além da discussão sobre os limites operacionais é incluída uma revisão bibliográfica referente ao petróleo, células fotovoltaicas e métodos de revestimento. Palavras-chave: Escoamento bifásico, Limite de vazão mínima, Revestimento por extrusão, Volume de fluido. ABSTRACT Photovoltaic solar cells are an attractive option to electric energy generation, but is still expensive if compared with traditional sources. One way to reduce the cost of solar cells is to use a thinner coating thickness. In the slot coating process, lower flow rates results in lower film thickness. However, there are physical and operational limits related with the method. One of them is the low-flow limit. This phenomena is observed at low film thickness, the downstream meniscus invades the gap between downstream slot die lip and the substrate creating a permanent and undesirable defect in the substrate. This work presents the numerical simulation of the slot coating process of Newtonian fluids, with the volume of fluid technique in order to determine the low-flow limit. The solution domain of the 2D governing equations is restricted to the downstream section of the slot coating die. It is verified that the minimal wet coating thickness increase with the capillary number, which means that thinner films will be obtained at lower substrate velocity. Further on the discussion about operational limits, highlighting the low flow limit, it is included a bibliographic revision about the oil production, photovoltaic solar cells and coating methods. Keywords: Two-phase flow, Low-flow limit, Slot coating, Volume of Fluid.Downloads
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