Multi-angle spectrophotometer analysis of Building Integrated Photovoltaic (BIPV)

This thesis investigates the optical and electrical performance characteristics of colored photovoltaic (PV) modules, with a specific focus on their color behavior when viewed from multiple angles. The research addresses the growing architectural demand for visually adaptable BIPV solutions that can integrate seamlessly with building facades and roofing materials. The study's core objective is to analyze how specialized surface finishes, such as pearlescent and metallic coatings, affect the perceived color and power output of PV modules under varying observation angles. Using a multi-angle spectrophotometer, the research systematically measured reflected light from a terracotta-colored BIPV module. Measurements were taken at 25°, 45°, and 110° in accordance with the CIE LAB color space standard to quantify color shifts. The findings reveal that the terracotta-colored modules exhibit a phenomenon similar to that of automotive coatings, where the perceived color and hue change with the viewing angle. The modules appear darker at steeper angles, a change directly correlated with a decrease in their spectral reflectance in the visible light spectrum. The research also includes a comparative analysis with standard black modules to contextualize the performance of the colored BIPV modules. This study fills a crucial gap in existing research by focusing on a commercially available BIPV product with a clay-red finish designed to mimic the aesthetic irregularity of traditional roof tiles. It moves beyond theoretical concepts to provide a practical analysis of a real-world application.

Questa tesi indaga le caratteristiche prestazionali ottiche ed elettriche dei moduli fotovoltaici (PV) colorati, con particolare attenzione al loro comportamento cromatico se visti da più angolazioni. La ricerca risponde alla crescente domanda architettonica di soluzioni BIPV visivamente adattabili, in grado di integrarsi perfettamente con le facciate degli edifici e i materiali delle coperture. L'obiettivo principale dello studio è analizzare in che modo finiture superficiali specializzate, come rivestimenti perlescenti e metallici, influenzano il colore percepito e la potenza erogata dai moduli fotovoltaici sotto diversi angoli di osservazione. Utilizzando uno spettrofotometro multiangolo, la ricerca ha misurato sistematicamente la luce riflessa da un modulo BIPV color terracotta. Le misurazioni sono state effettuate a 25°, 45° e 110° in conformità con lo standard dello spazio colore CIE LAB per quantificare gli spostamenti di colore. I risultati rivelano che i moduli color terracotta presentano un fenomeno simile a quello dei rivestimenti per autoveicoli, in cui il colore e la tonalità percepiti cambiano con l'angolo di visione. I moduli appaiono più scuri ad angoli più ripidi, un cambiamento direttamente correlato a una diminuzione della loro riflettanza spettrale nello spettro della luce visibile. La ricerca include anche un'analisi comparativa con moduli neri standard per contestualizzare le prestazioni dei moduli BIPV colorati. Questo studio colma una lacuna cruciale nella ricerca esistente concentrandosi su un prodotto BIPV disponibile in commercio con una finitura rosso argilla progettata per imitare l'irregolarità estetica delle tegole tradizionali. Va oltre i concetti teorici per fornire un'analisi pratica di un'applicazione nel mondo reale.