El rendimiento de los módulos fotovoltaicos es un parámetro muy importante, que determina en gran medida el nivel del LCOE y la eficiencia económica del proyecto de un planta de energía solar. Por lo tanto, fabricantes solares luchan por la innovación tecnológica para aumentar la competitividad de sus productos. En la prisa por llevar nuevas tecnologías al mercado, los fabricantes están perdiendo control de calidad. Como resultado, estamos asistiendo a un resurgimiento de viejos mecanismos de fracaso y nuevos paneles solares métodos de degradación.
Los módulos solares fotovoltaicos son propensos a muchos modos de falla y mecanismos de envejecimiento. Los fabricantes deben seguir procedimientos de producción estrictamente establecidos y utilizar componentes de alta calidad para el rendimiento estable de los paneles solares durante toda su vida útil. Se produce una disminución prematura de la eficiencia de los módulos fotovoltaicos cuando se omiten las etapas de control de calidad del producto o se utilizan materiales de baja calidad.
Las tecnologías de fabricación modernas utilizan componentes que no existían hace 25 años. Por lo tanto, hoy en día no existen datos reales que confirmen la fiabilidad a largo plazo de muchas tecnologías modernas de producción fotovoltaica.
Sin embargo, existen laboratorios independientes que prueban equipos para centrales solares. Puede calcular la confiabilidad del sistema fotovoltaico basándose en los datos obtenidos. Por ejemplo, el laboratorio PV Evolution realiza pruebas que demuestran la idoneidad de los equipos solares. Puede utilizar los informes cuantificados de PVEL para planificar proyectos a gran escala para la generación de energía solar.
La Figura 1 muestra un gráfico y una tabla de los defectos más comunes de las células solares que surgen después de sus pruebas de estrés.
La degradación potencial inducida (PID) es una reducción en la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos a lo largo del tiempo. Es un fenómeno muy indeseable causado por causas tanto internas como externas.
La posible degradación inducida de los módulos fotovoltaicos es el proceso esperado y normal porque eventualmente cualquier equipo falla. Pero es económicamente viable limitar o eliminar las causas de la PID. Esto reduce la tasa de degradación de los paneles solares y mejora la economía del proyecto.
Una diferencia de potencial entre la célula solar y el marco del módulo puesto a tierra;
Exposición a la humedad y temperatura;
Defectos de fabricación;
La densidad insuficiente de la capa aislante del módulo.
Una vida útil de 25 a 30 años de los módulos fotovoltaicos define la economía de los proyectos de plantas de energía solar. Por tanto, una disminución significativa de la productividad en los primeros años de funcionamiento de una central solar es simplemente un desastre desde el punto de vista técnico y financiero.
La PID puede ocurrir unas pocas semanas o incluso días después de la puesta en servicio de la planta fotovoltaica. Esto sucede cuando no hay conexión a tierra. En este caso, el voltaje entre el marco y las celdas del módulo puede provocar una "deriva" de iones de sodio desde el vidrio hacia la superficie de la celda.
La celda suele tener un revestimiento antirreflectante de nitruro de silicio (SiN). Si los poros de este recubrimiento son lo suficientemente grandes como para permitir que los iones de sodio entren en la celda, entonces la productividad puede reducirse irreparablemente. En tal situación, el voltaje puede provocar una acumulación de carga estática, lo que también afecta negativamente al rendimiento, aunque este efecto suele ser reversible.
PVEL ofrece un procedimiento de prueba de módulos fotovoltaicos para que los inversores puedan confiar en uno u otro fabricante de paneles solares. Le permite determinar qué tan resistente es la célula solar al PID. Si las pruebas revelan resultados insatisfactorios de la resistencia a la degradación de la batería solar, se recomienda el uso de soluciones alternativas. Puede utilizar configuraciones de puesta a tierra o electrónica distribuida o elegir otro módulo fotovoltaico.
Una vez que el módulo se coloca en una cámara ambiental, se aplica una polarización de voltaje igual a la tensión máxima del sistema (MSV) del módulo (-1000 V o -1500 V) con 85 °C y 85 % de humedad relativa durante dos ciclos de 96 horas. . Estas condiciones de polarización de temperatura, humedad y voltaje ayudan a PVEL a evaluar posibles mecanismos de degradación y falla relacionados con el aumento de las corrientes de fuga (Fig. 2).
Los resultados presentados en los histogramas muestran una disminución en la potencia promedio para varias muestras de prueba del mismo modelo. Los histogramas tienen en cuenta la comparación de los indicadores de 2020 con el conjunto de datos histórico de PVEL.
En los últimos años se han producido muchas innovaciones en la tecnología fotovoltaica.Los fabricantes están introduciendo activamente nuevos procesos y nuevos componentes.
PERC (Célula trasera de emisor pasivado) – una capa dieléctrica adicional en la parte posterior de la tecnología de celdas para celdas mono y policristalinas. Esta tecnología aumenta el grado de absorción de fotones y la eficiencia cuántica de las células;
Bifacial Es un elemento monocristalino de doble cara. Las células bifaciales absorben la luz de ambos lados del panel y, en la ubicación y condiciones adecuadas, pueden producir hasta un 27 % más de energía que los paneles monofaciales tradicionales;
Barra colectora múltiple – barras colectoras de alambre y cinta múltiple. Las barras colectoras son alambres o cintas delgadas que recorren cada celda y transportan los electrones (corriente) a través del panel solar;
Paneles divididos con celdas medio cortadas. consiste en utilizar celdas medio cortadas o de tamaño medio en lugar de celdas cuadradas de tamaño completo, y moviendo la caja de conexiones al centro del módulo. Esto divide efectivamente el panel solar en 2 paneles más pequeños con un 50% de capacidad, que funcionan en paralelo. Alto rendimiento debido a menores pérdidas resistivas a través de las barras colectoras.
Vidrio doble Se conoce como paneles solares vidrio-vidrio, doble vidrio o doble vidrio. El vidrio trasero reemplaza la tradicional lámina trasera de EVA (plástico) blanca y crea un sándwich de vidrio-vidrio que se considera superior ya que el vidrio es muy estable, no reactivo y no se deteriora con el tiempo ni sufre degradación por rayos UV.
Celdas cubiertas de tejas son una tecnología emergente que utiliza tiras de celdas delgadas superpuestas que se pueden ensamblar horizontal o verticalmente a lo largo del panel.
IBC (células de contacto posterior interdigitadas) no sólo son más eficientes sino también mucho más fuertes que las células convencionales, ya que las capas posteriores refuerzan toda la célula y ayudan a prevenir microfisuras que eventualmente pueden conducir a fallas.
HJT (células de heterounión) Utilice una base de silicio cristalino común con capas adicionales de película delgada de silicio amorfo a cada lado de la celda formando lo que se conoce como heterounión. Las células de heterounión multicapa tienen el potencial de aumentar la eficiencia cuando se combinan con la tecnología IBC.
En los últimos años, la tecnología para la producción de módulos fotovoltaicos ha cambiado mucho. Y ahora los compradores se enfrentan a un mercado complejo con diversos parámetros y propiedades de los equipos solares. Los fabricantes están introduciendo activamente nuevos procesos y nuevos componentes. Se están produciendo tres tendencias importantes en las nuevas tecnologías para la producción de paneles solares. Es importante comprender estas tendencias en términos de encontrar oportunidades para reducir los riesgos en proyectos de energía solar.
| Tendencias | Riesgos | Recompensas |
| Adopción a gran escala de arquitecturas de células PERC. | Algunas células PERC son susceptibles a la degradación inducida por la luz y la temperatura elevada (LeTID), lo que puede reducir el rendimiento energético hasta en un 10 % en el campo. La susceptibilidad a la desestabilización de boro y oxígeno también puede ser motivo de preocupación. | Las células PERC son más eficientes y normalmente funcionan mejor en condiciones de poca luz y alta temperatura, y pueden producirse a costos comparables a los de Al-BSF. |
| Nueva arquitectura de celda: más barras colectoras, cables de interconexión redondos, obleas más grandes, celdas de medio o tercer corte | Algunos diseños de celdas nuevos son más susceptibles a las microfisuras y pueden requerir cambios de proceso difíciles de implementar en las líneas de fabricación que conducen a mayores tasas de defectos. | Los nuevos diseños de celdas están impulsando mayores eficiencias y potencias nominales en los paneles fotovoltaicos y generando menores costos. |
| Nueva arquitectura de módulos: marcos más delgados, vidrio-vidrio, bifaciales, películas redireccionadoras de luz (LRF). | Los factores de forma de módulo más nuevos pueden ser más susceptibles a sufrir daños y es posible que no sean compatibles con los sistemas de montaje existentes. La industria carece de datos de campo a largo plazo sobre nuevos componentes y diseños. | Los módulos más ligeros son más fáciles de transportar e instalar. Los nuevos diseños y materiales pueden aumentar las potencias nominales de las placas de identificación. |
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