Fraunhofer CSP advierte que algunos agentes de limpieza pueden reducir el rendimiento de los módulos fotovoltaicos hasta en un 5,6 %

Investigadores del Centro Fraunhofer para Fotovoltaica de Silicio (CSP) en Alemania han evaluado el impacto de varios productos de limpieza fotovoltaica en las superficies de vidrio de los módulos y han descubierto que ciertos agentes de limpieza disponibles comercialmente pueden dañar significativamente los recubrimientos antirreflectantes del vidrio y reducir la producción de energía.

Los investigadores probaron cinco agentes de limpieza disponibles comercialmente junto con agua desionizada (DI) pura, que se utilizó como referencia. El objetivo era determinar si los limpiadores químicos utilizados durante el mantenimiento de sistemas fotovoltaicos podrían degradar el recubrimiento antirreflectante (ARC) que se aplica comúnmente al vidrio de los módulos solares.

“Los limpiadores probados son productos líderes en el mercado, disponibles libremente en el mercado europeo. Solo uno de los limpiadores es de uso específico, mientras que todos los demás se promocionan como limpiadores fotovoltaicos de uso general”, dijo a pv magazine el investigador de Fraunhofer CSP, Marko Turek, sin proporcionar más detalles.

Configuración experimental

Los científicos expusieron el vidrio del módulo al agente de limpieza durante 24 horas a 55 °C. “Esto corresponde a un tiempo total de humectación a lo largo de la vida útil de los módulos fotovoltaicos, suponiendo limpiezas frecuentes, mientras que una temperatura del módulo de 55 °C tampoco es inusual bajo luz solar directa”, explicó Turek. “Sin embargo, nuestro objetivo no era replicar uno de los muchos posibles escenarios de aplicación, sino comparar los limpiadores entre sí en condiciones reproducibles y controladas”.

Tras la exposición, el equipo cuantificó el rendimiento óptico del vidrio mediante mediciones ópticas, en particular en relación con su transmisión. “Descubrimos que algunos productos tenían un mayor impacto que otros, y que existe una dispersión bastante amplia entre los cinco limpiadores que investigamos”, dijo Turek. “El cambio en el rendimiento óptico se traduciría directamente en una pérdida de potencia en los módulos fotovoltaicos. Si el ARC se degrada y se pierde la funcionalidad antirreflectante, el módulo producirá menos energía”.

“No realizamos ningún análisis químico de los limpiadores en sí”, añadió Turek. “Nuestro objetivo principal no era una especie de ingeniería inversa, sino proporcionar una prueba objetiva de evaluación. Y para nosotros, el punto clave era concienciar de que los propietarios de sistemas fotovoltaicos realmente deberían, antes de usar un limpiador, verificar que no cause ningún daño a sus módulos”.

Degradación

Tres de los cinco agentes de limpieza probados provocaron una degradación medible del recubrimiento antirreflectante, lo que condujo a pérdidas ópticas que se tradujeron en una reducción del rendimiento fotovoltaico. En los casos más severos, los investigadores calcularon pérdidas de rendimiento de hasta el 5,6%. Esta cifra se refiere a la pérdida de corriente del módulo solar en comparación con un módulo con recubrimiento de vidrio intacto.

Por el contrario, dos de los agentes de limpieza probados no produjeron degradación significativa, de manera similar al agua DI de referencia. Las imágenes de microscopía confirmaron la causa subyacente: el vidrio con ARC expuesto a los limpiadores dañinos mostró una degradación visible de la superficie, mientras que las muestras tratadas con agentes no dañinos conservaron recubrimientos en gran medida intactos.

El cambio en la apariencia del vidrio del módulo con ARC dañado es visible a simple vista
Imagen: Fraunhofer CSP

“Vimos que el recubrimiento antirreflectante realmente estaba siendo dañado”, explicó Turek. “Con los tres limpiadores que tuvieron un fuerte impacto, hay partes donde todavía está presente y otras donde ha sido eliminado. En cambio, con los otros dos limpiadores, se ve muy uniforme. El cambio es visible a simple vista. Su apariencia de color es algo no uniforme, por lo que se observa como un efecto arcoíris”.

“Incluso hemos encontrado que algunos productos de limpieza fotovoltaica agresivos se comercializan como certificados o probados como compatibles con los materiales. Esto se debe a que los productos de limpieza se evalúan bajo condiciones muy diferentes, y en algunos casos se utilizan estándares inadecuados o mal aplicados. Todo esto nos ha llevado a realizar investigaciones más profundas sobre los efectos de los agentes de limpieza. También podemos apoyar a socios de la industria —tanto fabricantes de componentes de módulos como de agentes de limpieza— con análisis correspondientes. En particular, podemos ayudar a inversores y operadores de parques en la selección de agentes de limpieza adecuados”, señaló Turek.

Perspectivas

Los investigadores explicaron que el daño en el ARC es permanente y probablemente causado por una reacción química, ya que no se detectó estrés mecánico durante los experimentos. “Actualmente hay empresas que pueden reparar o reacondicionar el módulo con otro ARC”, dijo el científico. “Pero, según tengo entendido, no es algo que se haga de forma habitual. No es que cada parque fotovoltaico reciba una actualización cada cinco años. Es más bien una idea o un proceso activo de desarrollo donde, desde un punto de vista tecnológico, podría funcionar. No estoy seguro de si funciona desde un punto de vista comercial”.

También explicó que los agentes de limpieza se utilizan en parques solares para mitigar el estrés mecánico producido por robots o cepillos mecánicos. “Los operadores de plantas fotovoltaicas que quieren reducir los efectos de rayado y abrasión deberían usar agentes de limpieza químicos, pero eso solo tiene sentido si el daño que se evita con el cepillado no es luego causado por el agente de limpieza, porque entonces no se gana nada”, afirmó.

En el siguiente paso, los investigadores de Fraunhofer CSP quieren investigar la relación entre el rendimiento real de limpieza y el posible daño al ARC. Esta investigación se basará en su experiencia en el análisis de la microestructura de los materiales. El objetivo de una investigación en profundidad de la interacción entre los efectos químicos y mecánicos es derivar recomendaciones para la industria.

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