La degradación inducida por el potencial de las células solares, a examen

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La PID abarca una serie de efectos diferentes que se ha observado que reducen el rendimiento de los módulos fotovoltaicos sobre el terreno. La forma en que progresan estos efectos puede variar en función de los materiales del módulo, las condiciones de instalación y otros factores, generalmente relacionados con las corrientes que se filtran de las células fotovoltaicas al marco del módulo u otros elementos.

Científicos de la Universidad de York, en el Reino Unido, examinaron cómo la PID afectaba a una instalación fotovoltaica de 1,2 MW en Barcelona, España, en un estudio de varios años que comenzó en 2019. El estudio utilizó imágenes térmicas de drones para detectar la PID que afectaba a varias cadenas de módulos dentro del proyecto, mediante la búsqueda de módulos con una temperatura superficial elevada. El estudio detectó cuatro cadenas del proyecto afectadas por la PID tras un año de funcionamiento y siguió observándolas a lo largo del tiempo.

Los resultados del estudio se pueden consultar en “Field study on the severity of photovoltaic potential induced degradation” (Estudio de campo sobre la gravedad de la degradación inducida por el potencial fotovoltaico,), publicado recientemente en Scientific Reports. El grupo descubrió que estas cadenas se vieron afectadas inicialmente por fallos de conexión a tierra en los inversores del proyecto. Comparando los resultados de los strings afectados con los de uno “sano” en el mismo proyecto, las conclusiones clave incluyen que incluso cuando el PID parece haber tenido poco efecto en el rendimiento general del sistema, una vez que aparece puede causar una caída repentina del rendimiento en casi cualquier momento.

Y también puede empezar a desarrollarse en una cadena casi en cualquier momento, lo que significa que deben realizarse pruebas más frecuentes o tomar imágenes con drones para evitarlo. El estudio también descubrió que una caja “anti-PID”, instalada en las cadenas identificadas después de un año de funcionamiento, podía evitar una mayor pérdida de rendimiento del PID e incluso provocar cierto grado de recuperación, aunque algunos módulos habían reducido su rendimiento de forma permanente, lo que pone de manifiesto la necesidad de una detección precoz de los mecanismos PID.

Polarización PID
En otra investigación publicada recientemente, científicos dirigidos por la Universidad de Tsukuba (Japón) analizaron en profundidad un mecanismo de PID conocido como “PID de polarización”, que se conoce como el modo de PID de progresión más rápida, se ha demostrado en varias arquitecturas de células y ha mostrado resistencia a los métodos de mitigación habituales, como el cambio a un encapsulante POE.

En su artículo “Mechanistic Understanding of Polarization-Type Potential-Induced Degradation in Crystalline-Silicon Photovoltaic Cell Modules” (Comprensión mecánica de la degradación inducida por el potencial de polarización en módulos de células fotovoltaicas de silicio cristalino), publicado recientemente en Advanced Energy & Sustainability Research, el grupo desarrolla un modelo de los mecanismos de PID por polarización y destaca dos factores que lo distinguen de otros.

“Las dos características siguientes son especialmente importantes: la dirección de polarización que causa la degradación no siempre es negativa. Depende del dopaje de la superficie”, explican los científicos. “Además, el PID de polarización es considerablemente más rápido que el PID de otros tipos. Se satura en muy poco tiempo”. Hay que construir un modelo que sea coherente con los rasgos característicos”.

El grupo aplicó su modelo “K-Center” a varios ejemplos, ilustrando cómo puede explicar con precisión diversos efectos del PID, y con un mayor desarrollo esperan que sea una herramienta valiosa para comprender y mitigar las pérdidas de rendimiento causadas por el PID de polarización.

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