Detrás del PID en las células solares bifaciales

La degradación inducida por el potencial (PID) –un grupo de mecanismos causados por el alto voltaje y la diferencia de potencial entre la superficie del módulo y las células solares individuales que pueden causar daños y pérdida de potencia a las células después de la instalación– ha sido durante mucho tiempo una preocupación para la industria solar. En los peores casos, los módulos han perdido gran parte de su rendimiento después de unos años en el campo, lo que ha provocado pérdidas para los propietarios de los sistemas y reclamaciones de garantía para los fabricantes de módulos.

Hay muchas soluciones para el PID a nivel de módulo y de sistema, y varios fabricantes han tenido la confianza suficiente para etiquetar sus módulos como “libres de PID” en los últimos años. Sin embargo, las tecnologías de los módulos se ven afectadas de forma diferente, y la aparición de los módulos bifaciales en la fabricación general en los últimos años ha hecho que se advierta de otros mecanismos de PID, algunos de los cuales causan un bajo rendimiento que puede revertirse de la noche a la mañana, y otros que causan una pérdida de rendimiento importante e irreversible en las células.

Comprender mejor estos mecanismos era el objetivo de los científicos dirigidos por la Hochschule Anhalt de Alemania, que utilizaron sofisticadas técnicas de imagen para estudiar los efectos de la EPI en las células. Sus conclusiones se recogen en el artículo “Evolution of Corrosive Potential-Induced Degradation at the Rear Side of Bifacial Passivated Emitter and Rear Solar Cells”, publicado en Rapid research letters.

El estudio observó un mecanismo de PID corrosivo (PID-c) que podría dañar las capas de pasivación de la célula, sin causar ningún daño a la superficie, lo que altera la comprensión anterior de los mecanismos. “Observamos que existe una PID no reversible incluso si no se observa ningún daño en la superficie, lo que contradice el comportamiento de la PID-c reportado hasta ahora en la literatura”, declaró el grupo. “Estos resultados motivan una investigación más detallada de la PID-c en las células solares bifaciales y su caracterización para poder distinguir entre la PID-p, menos dañina y reversible, y la PID-c, dañina, no visible y no reversible, que puede reducir drásticamente la fiabilidad de las células solares bifaciales”.

El grupo descubrió que la oxidación del silicio por debajo de las capas de pasivación provocaba la formación de grietas cuando la célula se sometía a la tensión de la PID, dejando zonas no pasivadas con un rendimiento eléctrico muy inferior. “La hipótesis de trabajo es que la PID-c se debe a las impurezas (Ca, Na, K) en la solución de grabado utilizada para este paso del proceso, lo que hace que las células solares sean susceptibles a la PID-c, ya que estas impurezas conducen a una alta densidad de defectos superficiales, lo que favorece la formación de óxido de Si en la interfaz de AlOX y el grueso del Si”, explican.

Mitigación de la PID

El grupo señala que hasta el momento no se conocen informes sobre estos mecanismos de PID en los módulos en el campo, aunque señalan que estos problemas pueden estar protegidos por acuerdos de no divulgación, y también que pueden tardar varios años en aparecer en el campo.

El diseño de la célula podría tener varias soluciones: los científicos de HS Anhalt dan como ejemplo la adición de capas intermedias conductoras. Sin embargo, hasta que se puedan desarrollar estas soluciones, afirman que la actualización de las normas de ensayo será clave para detectar los daños causados por la EPI antes de que sea demasiado tarde. “Los protocolos de prueba habituales no son válidos para el EPI en la parte trasera. Debido a la naturaleza dinámica del PID-p y a la interacción con la iluminación, la configuración de las pruebas debe ser capaz de medir el posible rendimiento transitorio”, dijo el investigador de HS Anhalt Kai Sporleder a pv magazine. “Se necesita una iluminación simultánea y un seguimiento de los cambios de potencia de las células solares con una resolución temporal de segundos. Hay que tener en cuenta que el protocolo estándar actual puede dar lugar a falsos resultados PID debido a la falta de iluminación.”