Hablando de paneles solares y su garantía de por vida, que oscila entre 19 y 30 años, su eficiencia se reduce durante este período. Todos lo sabemos, pero a veces los módulos solares pierden eficiencia en poco tiempo, por ejemplo, uno o dos años. Esto es estresante, pero tanto el fabricante como el cliente son responsables. La falta de información es otro factor, pero adquirir un panel solar sin certificación puede ser una posible causa de degradación inducida potencial (DPI) en sus paneles solares. Analicemos la DPI de las células y paneles solares, sus causas, pruebas y medidas preventivas.
¿Qué es la degradación inducida por potencial?
La degradación se produce debido a la alta diferencia de potencial entre la celda (semiconductor) y otras partes del módulo, como el soporte, el marco de aluminio y el vidrio. Como resultado de esta diferencia de potencial, se produce una fuga de corriente que provoca la migración de iones positivos y negativos.
- Iones negativos: Comienza a tener fugas desde el marco de aluminio.
- Iones positivos: También llamados iones de sodio, comienzan a migrar y filtrarse hacia la superficie de la célula.
Esta fuga reduce el efecto fotovoltaico al contaminar la célula, lo que a su vez provoca pérdidas de energía. Las pérdidas de energía debidas a la degradación inducida por el potencial pueden alcanzar hasta un 20 %. Sin embargo, es posible que no se note de inmediato, y el defecto tarda meses o incluso años en hacerse evidente.
¿Qué es la degradación potencial inducida de células y paneles solares?
Varias células solares unidas forman un panel solar. Los componentes principales en cuestión son las células solares y su marco de aluminio. La degradación inducida por potencial ocurre en los paneles solares y las células cuando un panel solar se polariza con un alto voltaje negativo. Sin embargo, se produce un cambio de voltaje considerable en el marco de aluminio y la célula.
El marco suele estar conectado a tierra, por lo que la corriente tiene un potencial cero. Debido a la presencia de impurezas y a la corta distancia entre las células solares y su marco, se genera una corriente entre la célula y el marco. Esto provoca una fuga de corriente en todo el módulo fotovoltaico.
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¿Qué es el efecto PID en la energía solar? ¿Qué causa la pérdida de PID en la energía solar?
En resumen, es un signo del envejecimiento de las células y paneles solares . Básicamente, provoca un deterioro en su rendimiento. La degradación inducida por potencial es el resultado de numerosos factores que actúan conjuntamente durante un largo periodo de tiempo. No ocurre de la noche a la mañana.
1. Ubicación
Incluye la ubicación de su casa en términos de longitud y latitud, así como las condiciones climáticas. Además, la exposición a la humedad y al calor intenso son factores relacionados con la ubicación donde se instala el panel solar. Estos factores varían de un lugar a otro.
2. Posibles medidas de mitigación de la degradación inducida
Los dispositivos diseñados específicamente para minimizar la degradación inducida por potencial no están instalados correctamente y existe una conexión a tierra negativa . Unos dispositivos mejores reducirán la influencia de la degradación inducida por potencial; de lo contrario, esta empeorará con el tiempo.
3. Calidad de las materias primas
El vidrio, el material encapsulado, la presencia de impurezas (sodio), etc., se consideran materias primas de la célula solar. La calidad de las materias primas es fundamental, ya que constituyen el componente básico de la célula solar . Por ejemplo, la presencia de sodio durante la fabricación del vidrio puede tener efectos perjudiciales.
4. Calidad de los componentes de los paneles solares
La calidad de los componentes de los paneles solares, como el tipo de células fotovoltaicas utilizadas o el material de encapsulado, también influye en la aparición de la degradación inducida por potencial (PID). Esto incluye si cuentan con la certificación de resistencia a la PID y si han superado las exhaustivas pruebas de fiabilidad.
5. Voltaje y tamaño del sistema
Los sistemas de mayor voltaje implican una mayor probabilidad de degradación inducida. Sin embargo, un sistema de 1000 V presenta menor riesgo que uno de 1500 V.
¿Qué es la prueba de degradación inducida potencial?
Se trata de un tipo de prueba de control de calidad para módulos solares fabricados. Su objetivo es estimar el rendimiento de dichos módulos solares en diferentes condiciones durante un período prolongado. Una prueba PID para módulos solares somete el módulo a las siguientes condiciones:
- Temperatura de 140° Fahrenheit (60° Celsius)
- Humedad alrededor del 85%
- Carga por debajo de 1000v
- Periodo de tiempo de 96 horas
- Polarizaciones de voltaje de +1000 V, -1000 V, +1500 V o -1500 V (según las características del módulo fotovoltaico)
El período de tiempo define el nombre de la prueba, que en este caso es PID (96 h). Durante este período, los módulos se expondrán a las condiciones mencionadas y se tendrá en cuenta su efecto en la pérdida de potencia de los módulos solares.
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¿Qué equipos se utilizan en las pruebas PID para módulos solares?
Para realizar una prueba confiable, se utiliza cierto equipo durante una prueba de degradación inducida por potencial.
1. Electroluminiscencia (EL)
Esta es una potente herramienta de imagen que se utiliza para determinar las propiedades electrónicas y ópticas del módulo. Mediante la imagen por electroluminiscencia, se detectan fácilmente defectos como PIC, microfisuras y fracturas celulares. La intensidad de la electroluminiscencia observada es proporcional al número de cargas minoritarias presentes en los módulos.
2. Tipos de paneles
Para las pruebas PID se suele utilizar un módulo monocristalino o policristalino. El tipo de módulo también define el tipo de técnicas de detección que se utilizarán en las pruebas.
¿Cómo detectar PID?
Con el uso de dispositivos y técnicas como la imagen por electroluminiscencia, la detección de la degradación inducida por potencial se ha simplificado . Las mediciones de las curvas I-V de los módulos solares antes y después de la imagen muestran la posibilidad de PID. El cambio en la pendiente de Voc indica un aumento en Rs (resistencia total). Los cambios en las curvas I-V son los indicadores.
¿Qué es Anti PID para paneles solares?
Para minimizar el efecto de la degradación inducida por potencial (PID), se utiliza una caja anti-PID . Este dispositivo se conecta al inversor de los módulos solares y polariza todos los módulos fotovoltaicos afectados de forma opuesta por la tensión negativa. Gracias a esta caja, cada cadena de paneles cambia de polarización constantemente, evitando que mantenga una polarización fija durante un tiempo prolongado.
La caja anti-PID aumenta la posibilidad de que los módulos se recuperen del potencial negativo que ya sufren. También reduce la probabilidad de PID.
¿Qué son los paneles solares anti PID?
Dado que el PID se produce por diversas razones, siendo la calidad del material y del sistema las principales, las industrias decidieron fabricar paneles solares anti-PID. Para ello, seleccionaron:
- Células solares con Libre de PID de palets
- Módulo de alta resistencia materiales de encapsulación
Estos paneles solares están conectados a la cadena y no se dañan por el alto voltaje de la misma. Esto aumenta la producción de energía de los paneles solares durante períodos más largos. Consigue un panel solar anti-PID aquí.
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¿Qué es la configuración del sistema fotovoltaico?
Hay 5 configuraciones diferentes para un sistema fotovoltaico que deben finalizarse antes de instalar el sistema de paneles solares.
1. Conexión a la red que alimenta toda la electricidad generada por energía solar a la red.
En esta configuración, toda la electricidad producida por su sistema solar se inyecta a la red eléctrica. Deberá comprar la cantidad necesaria a las compañías eléctricas. Este sistema tiene un menor costo de instalación e incluso puede obtener ingresos vendiendo energía a las compañías eléctricas mediante una tarifa de inyección a la red . Este esquema tarifario solo está disponible en ciertas ubicaciones. Donde está disponible, las compañías compran la energía por kilovatio-hora al precio acordado.
2. Conexión a la red que solo alimenta el excedente de electricidad solar a la red.
Esta configuración le permite utilizar la energía solar generada por sus paneles. Además, si se genera energía adicional, esta se inyectará a la red eléctrica. Deberá comprar la energía necesaria a la compañía eléctrica si la necesita. Esta configuración es ventajosa, ya que reduce la dependencia de las grandes compañías eléctricas . Es ideal para climas cálidos y soleados, así como para personas que consumen la mayor parte de la energía generada por los módulos. Sin embargo, un corte de energía de la red eléctrica también implica un corte de energía en el sistema solar.
3. Conexión a la red con respaldo de batería
Este sistema también se conoce como sistema interactivo con la red eléctrica, ya que incorpora un banco de baterías . En caso de cortes de luz, se obtiene un suministro eléctrico constante gracias a la energía almacenada en estas baterías . Su coste es mayor debido a las baterías y controladores adicionales.
4. Autónomo con función de carga de energía de la red
Esta configuración es ideal para aplicaciones domésticas cuando la energía solar es insuficiente . Este sistema carga la batería automáticamente mediante corriente alterna (CA) de la red eléctrica.
5. Autónomo sin función de carga de energía de la red
También conocido como sistema aislado, se utiliza en lugares donde no hay otra fuente de energía disponible. Este sistema es el único proveedor de energía. Su generación máxima de energía es inferior a 1 kilovatio y suele ser de menor tamaño.
¿Cómo prevenir la posible degradación inducida?
Se deben determinar varios factores para reducir o prevenir la degradación potencialmente inducida de sus paneles y módulos solares.
1. Certificación
Un panel solar debe contar con un certificado emitido por un laboratorio interno de pruebas y por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) . Estos sistemas prueban la resistencia a la degradación inducida por potencial (PID) de los módulos según la norma IEC 62804. Se recomienda encarecidamente consultar los certificados del sistema y la lista de materiales utilizados en los módulos.
2. Componentes del panel solar
a) Materiales encapsulantes
Durante la fabricación e instalación de los módulos, se deben utilizar materiales de encapsulado resistentes a la degradación inducida potencial. El encapsulante constituye una capa de protección adicional contra dicha degradación. Además, garantiza un mayor rendimiento de los sistemas en diferentes estaciones.
b) Células fotovoltaicas
Las células solares son la principal causa y el componente más afectado por la degradación inducida por potencial (PID). Por lo tanto, las células solares utilizadas deben estar certificadas como resistentes a PID. Se recomienda encarecidamente que el fabricante realice pruebas adicionales de PID , tanto antes como después de la instalación. Se deben realizar pruebas periódicas con un equipo de laboratorio especializado.
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3. Diseño del sistema solar
a) Puesta a tierra
Para reducir el riesgo y el efecto de una posible degradación inducida, se recomienda que la conexión a tierra sea negativa para los sistemas de paneles solares.
b) Dispositivos resistentes a PID o caja de compensación anti-PID o PV
Los componentes de un sistema de paneles solares son igualmente importantes para reducir el impacto de la degradación inducida por potencial (PID). Por lo tanto, la instalación de estos dispositivos es una ventaja. Al igual que una caja de compensación fotovoltaica, invierte la tensión en el sistema de paneles solares después de la puesta del sol. De esta manera, garantiza que los paneles solares rindan al máximo durante más de 25 años.
La degradación inducida por potencial es perjudicial para los paneles solares, pero es necesario prestar atención a los factores que la causan. Además, se deben tomar medidas preventivas mediante dispositivos de mitigación, como los paneles solares anti-PID. Más vale prevenir que perder.
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