Un equipo de investigación del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) de Alemania ha combinado pruebas aceleradas de envejecimiento en laboratorio con exposición al aire libre para mejorar la evaluación de la fiabilidad de los módulos solares TOPCon.
La metodología novedosa tiene como objetivo proporcionar datos para validar y mejorar los protocolos de ensayo de estrés en laboratorio. ”Al comparar la evolución de los daños inducidos en laboratorio bajo condiciones reales al aire libre con fenómenos de degradación conocidos en campo, se podría validar que estas pruebas individuales en laboratorio abordan eficazmente modos de fallo relevantes en campo y reflejan con precisión su posible gravedad”, subrayaron los científicos.
En el artículo “Combination of Indoor and Outdoor Measurements for the Identification of Degradation Trends in PV Modules” (Combinación de mediciones en interiores y exteriores para la identificación de tendencias de degradación en módulos fotovoltaicos), publicado en RRL Solar, los investigadores explicaron que uno de los principales objetivos de su trabajo era comprender si las condiciones exteriores aceleran o desaceleran fenómenos específicos de degradación observados en entornos interiores.
Con el enfoque propuesto, probaron seis módulos fotovoltaicos disponibles comercialmente, de los cuales tres estaban basados en tecnología TOPCon, dos fueron diseñados con una arquitectura de heterounión (HJT) y uno estaba basado en células PERC. Su potencia oscilaba entre 391 W y 571,5 W. No se revelaron los nombres de los fabricantes.
Las pruebas se realizaron durante unos ocho meses, con las curvas IV siendo monitoreadas constantemente y mantenidas en el punto de máxima potencia (MPP). Se tomaron mediciones de caracterización en interiores para todos los módulos antes y después del envejecimiento acelerado.
Imagen: Fraunhofer ISE, RRL Solar, CC BY 4.0
Las pruebas al aire libre se llevaron a cabo en la estación de monitoreo del Fraunhofer ISE en Merdingen, en el sur de Alemania, con todos los módulos inclinados a 30° con orientación hacia el sur. ”Las mediciones de la curva IV se filtran con una irradiancia que oscila entre 775 y 825 W/m², manteniéndose las fluctuaciones de irradiancia y temperatura durante la adquisición de curvas por debajo del 1% bajo condiciones de estado estacionario”, especificó el grupo de investigación.
El análisis mostró que tanto los módulos TOPCon como los HJT son propensos a la entrada de humedad, afectando la corriente de cortocircuito, lo que los científicos atribuyen a daños en la capa encapsulante o a cambios en las propiedades ópticas.
Además, revelaron que las tasas más altas de degradación se observaron en un módulo TOPCon encapsulado con elastómeros de poliolefina (POE), concretamente un 3% en el laboratorio y un 9,75% tras 8 meses de exposición en el campo de pruebas. ”Esto sugiere que, incluso en ausencia de ácido acético para POE, otros factores, como un proceso de laminación no óptimo que libera residuos de curado o especies reactivas, aditivos poliméricos o fundente de soldadura, aún podrían contribuir a la sensibilidad a la humedad y la corrosión”, explicaron además.
Las pruebas al aire libre también mostraron que los módulos TOPCon son vulnerables a la degradación inducida por rayos UV, aunque esto se encontró en línea con las observaciones en laboratorio.
”Los resultados sugieren que las pruebas IEC estándar, aunque valiosas, pueden no captar completamente la complejidad de la degradación en campo”, concluyeron los científicos. ”Una combinación de evaluaciones en interiores y exteriores podría determinar aún más los riesgos de degradación, ayudando a mejorar la fiabilidad general de estas tecnologías avanzadas y se desarrollará aún más”.
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