Retos clave de la fotovoltaica: Causas, impacto y prevención

Cuando una instalación fotovoltaica funciona de manera óptima, garantizando un suministro eléctrico seguro y fiable, puede convertirse en una fuente de electricidad a gran escala. Sin embargo, la tecnología fotovoltaica enfrenta cada día grandes desafíos en términos de calidad, instalación, operación y desmantelamiento. A continuación, te describimos cinco retos principales a los que se enfrenta la tecnología fotovoltaica:

El derating se refiere a la reducción de potencia en los inversores fotovoltaicos causada por factores ambientales como el calor, la altitud y la tensión. En situaciones extremas, este fenómeno puede incluso detener su producción. Este efecto es especialmente notable en zonas con altas temperaturas.

Las principales causas del derating son:

• Temperatura: Cuando los inversores generan calor al convertir la corriente continua en alterna y la temperatura ambiente es alta, los inversores reducen su potencia para proteger sus componentes internos.
• Altitud: A grandes altitudes, la baja densidad del aire facilita la ionización a altos voltajes, afectando el rendimiento de los inversores.
• Tensión de corriente continua: Es esencial mantener el rango de tensión operativa adecuado para evitar el derating.

Para evitarlo, se pueden tomar las siguientes acciones:

• Instalación adecuada: Sigue las recomendaciones del fabricante en cuanto a ventilación y evita la exposición directa al sol.
• Calidad de los equipos: Selecciona inversores de calidad con sistemas de ventilación eficientes, ya sea por convección o ventilación forzada.
• Monitoreo regular: Realiza revisiones periódicas de los equipos para garantizar su rendimiento óptimo.

El efecto LID o Degradación Inducida por la Luz se refiere a la degradación de los módulos fotovoltaicos causada por reacciones químicas en las células de silicio, provocando una pérdida de potencia y eficiencia durante los primeros meses de exposición solar. Esto puede traducirse en una disminución de hasta el 10% de la potencia inicial.

El principal origen de este efecto es la reacción del boro con elementos como el oxígeno, hierro o cobre presentes en la célula de silicio. Aunque la presencia de boro es crucial para generar electricidad, estas reacciones reducen el flujo de electrones, afectando la eficiencia del módulo.

Los módulos monocristalinos tipo P son especialmente vulnerables al LID debido a la dificultad en eliminar completamente el oxígeno durante el proceso de fabricación. En cambio, las células tipo N, dopadas con fósforo, presentan mayor resistencia a este efecto.

• Aplicación de temperaturas elevadas y corrientes.
• Tecnologías avanzadas como láseres o LEDs.
• Eliminación del oxígeno dentro de la célula, aunque esto resulta costoso.
• Sustitución del boro por galio.

Un hotspot es una zona del módulo fotovoltaico que se sobrecalienta, pudiendo dañar el módulo o, en casos extremos, provocar un incendio. Este problema se debe a una resistencia elevada en un área específica, transformándola en un consumidor de electricidad que genera calor, superando los 200°C.

Los hotspots pueden ser causados por defectos internos, sombreado, soldaduras rotas derivadas de un proceso de fabricación deficiente o una manipulación incorrecta. Otros factores incluyen la acumulación de suciedad y obstáculos permanentes como árboles o chimeneas.

• Elegir materiales de marcas reconocidas con procesos de fabricación certificados.
• Garantizar un transporte adecuado de los módulos.
• Seguir las instrucciones del fabricante durante la instalación.
• Limpiar los módulos regularmente según las condiciones del lugar.
• Realizar revisiones periódicas con equipos especializados.

La delaminación se refiere a la pérdida de adherencia entre las distintas capas que forman un módulo fotovoltaico. Este defecto puede aparecer rápidamente después de la instalación, pero también puede empeorar con el tiempo.

La delaminación suele estar asociada a una fabricación inadecuada o al uso de materiales de baja calidad. Además, un transporte deficiente y una manipulación incorrecta durante la instalación aumentan el riesgo de que ocurra. Factores ambientales como la temperatura, la humedad y la radiación UV aceleran este proceso, especialmente en módulos de baja calidad.

La delaminación se puede identificar mediante inspección visual, observando cambios en el color del módulo, manchas blanquecinas en la parte frontal o la formación de burbujas en la parte posterior.

• Comprar materiales de marcas de confianza que cuenten con procesos de fabricación certificados.
• Asegurar un transporte adecuado, manteniendo los módulos paletizados y libres de pesos adicionales.
• Manipular los módulos con cuidado durante la instalación, siguiendo las recomendaciones del fabricante.
• Revisar la planta periódicamente, realizando inspecciones visuales y utilizando equipos especializados al menos una vez al año.

Cuando la delaminación ocurre lejos del borde del módulo, puede influir en el rendimiento sin representar un riesgo inmediato de seguridad. Sin embargo, si la delaminación se extiende hasta los bordes, puede permitir la entrada de aire y humedad, provocando corrosión y un deterioro irreversible del módulo, lo que pondría en riesgo la integridad de la planta.

El efecto LeTID es un fenómeno que afecta a los módulos fotovoltaicos, especialmente aquellos que utilizan células PERC. Descubierto en 2012, provoca una pérdida de potencia debido a la exposición a la luz solar, similar al LID, pero ocurre a temperaturas de funcionamiento superiores a 50°C, mientras que el LID ocurre a temperaturas más bajas.

Las investigaciones señalan al hidrógeno como el principal responsable. Durante el proceso de fabricación de las células, los átomos de hidrógeno se difunden desde otras capas hacia la zona activa de la célula. Las altas temperaturas en el proceso de fabricación incrementan esta difusión, aumentando así el riesgo de LeTID.

Este problema no es visible a simple vista, ya que el LeTID se detecta por una caída anormal en el rendimiento de los paneles. Para confirmarlo, y después de haber descartado otros defectos como hotspots o delaminaciones, se utilizan equipos de electroluminiscencia, al igual que en el caso del LID.

Los fabricantes y laboratorios trabajan para comprender mejor y mitigar los efectos del LeTID. Algunas medidas preventivas en la fabricación de las células PERC incluyen:

• El uso de materiales con un bajo contenido de hidrógeno.
• La reducción de las temperaturas durante el tratamiento de las células.
• El uso de obleas más finas.

Para prevenir los efectos del LID, los hotspots, la delaminación, el LeTID o el derating, es crucial elegir cuidadosamente tanto los materiales como los fabricantes, optimizar los procesos de tratamiento de las obleas y aplicar prácticas adecuadas en el transporte, la instalación y el mantenimiento de los módulos fotovoltaicos. La prevención y detección de estos defectos no solo garantiza una mayor eficiencia y una vida útil más larga de las instalaciones, sino que también proporciona importantes beneficios económicos a largo plazo.

En definitiva, la industria fotovoltaica enfrenta desafíos complejos que afectan la durabilidad y el rendimiento de las instalaciones. No obstante, mediante el uso de materiales de alta calidad, la aplicación de tecnologías avanzadas y un mantenimiento adecuado, es posible mitigar estos problemas y garantizar que las instalaciones operen de manera óptima. En Azimut360, trabajamos para ofrecer soluciones integrales y personalizadas en la prevención y detección de estos defectos, asegurando que las instalaciones fotovoltaicas de nuestros clientes no solo maximicen su eficiencia, sino que también prolonguen su vida útil, generando beneficios económicos sostenibles a largo plazo.