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Cada año, Photovoltaic Evolution Labs lanza un reporte de fiabilidad conocido como “PV Module Reliability Scorecard”, en el cual se someten ciertos modelos de módulos fotovoltaicos a cinco pruebas principales, donde se cuantifican pérdidas por mala construcción o malos materiales, degradación, resistencia ante condiciones adversas, etc.

A manera de introducción, podemos observar en la Figura 1, el comportamiento normal de la posible degradación de un módulo fotovoltaico a lo largo de su vida útil. Son muchos los factores que intervienen, pero dicha degradación es más visible en algunos equipos que en otros.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

Degradaciones comunes en los módulos fotovoltaicos, (IEA, Review of failures of Photovoltaic Modules, 2014).

A continuación, se explicarán algunas de las pruebas hechas por PVEL para determinar la fiabilidad y rendimiento de algunos fabricantes de módulos.

1.Prueba de ciclado térmico

Consiste en variar la temperatura de un módulo entre -40°C y 85°C, con la finalidad de evaluar las afectaciones por expansión y contracción térmica de los distintos materiales que conforman un módulo fotovoltaico.

Conclusiones:

*Las celdas monocristalinas y PERC se comportan mejor que las celdas policristalinas.

*Los módulos con multibusbar tienden a presentar mayor degradación por este efecto que aquellas celdas con pocos busbars.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

Celda de 5 busbars y celda fotovoltaica multi – busbar

*Se llegaron a medir pérdidas de hasta 10% en algunos modelos.

*A pesar de que algunos módulos no presentan fallas en las primeras horas de prueba, esto no significa que, en las últimas horas de ciclado, se presenten porcentajes de reducción de potencia de hasta 11%.

2.Prueba de Calor húmedo

La finalidad de esta prueba es el hecho de comprobar que tan fácil ingresa humedad a un módulo fotovoltaico cuando se somete a condiciones ambientales severas. Los módulos se someten a temperaturas de 85°C con 85% de humedad, a lo largo de dos periodos de 1000 horas.

Conclusiones

*Bajo ciertas condiciones (Relacionado con la desestabilización boro – oxígeno), el ingreso de humedad puede ser reversible en cierto porcentaje. Sin embargo, los expertos no están seguros del momento en el cual sucede este proceso.

*Se llegaron a medir degradaciones de hasta 11.7% en consecuencia de este fenómeno.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

La delaminación de los módulos fotovoltaicos es consecuencia del ingreso de humedad en los módulos fotovoltaicos.

3.Prueba de secuencia de estrés mecánico

Para esta prueba se combinan esfuerzos de carga estática, carga dinámica, ciclado térmico y humedad, con la finalidad de simular un ambiente propicio para crear fracturas. Adicional a esto, se puede iniciar la formación de puntos calientes en el módulo, aun cuando no existan celdas rotas. Cabe destacar que esta prueba fue más rigurosa que la del año pasado.

Conclusiones

*En este sentido, los módulos half-cell son más resistentes que los de celda completa.

*Los módulos de 120 medias celdas poseen más resistencia que los de 144 medias celdas.

*Los módulos monocristalinos son más resistentes que los policristalinos.

*Las celdas con multi – busbar tienen mejores resultados que aquellas que no lo son.

*En estas pruebas se identificaron pérdidas de hasta 3.5%

4.Prueba de Degradación Inducida por Potencial (PID)

Aplicando un valor de voltaje alto y constante entre las celdas y el marco del módulo fotovoltaico, se obtiene un valor cercano a la cuantificación de pérdidas por Degradación Inducida por Potencial. Las consecuencias de la PID pueden ser la formación de tensiones peligrosas en los marcos de los módulos, corrientes de fuga y fallas irreparables en cuanto al rendimiento del sistema en general.

Conclusiones

*Existen diferencias muy visibles de PID aún entre lotes del mismo modelo de módulo.

*Se llegaron a medir pérdidas de hasta un 20% en el peor de los casos.

*Algunos módulos tuvieron pérdidas considerables por PID aun cuando comercialmente afirmaban que eran resistentes a este tipo de degradaciones.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

Módulo fotovoltaico con 20% de pérdidas por PID, después de las pruebas hechas por PVEL.

5.Prueba de Degradación inducida por Luz (LID)

La degradación inducida por luz (Light Induced Degradation, LID) es una pérdida rápida de potencia, ocurrida cuando un módulo cristalino se expone por primera vez a la luz solar. Por otro lado, la degradación inducida por luz y altas temperaturas (LETID por sus siglas en inglés) afecta mayormente a las celdas con arquitectura compleja (PERC o PERT) que operan a más de 40°C.

Para ejecutar estas pruebas y obtener resultados confiables, los módulos son puestos a trabajar a 75°C, siempre en su máximo punto de potencia. Es importante destacar que normalmente, en los softwares de simulación, este valor de pérdidas casi siempre es inexacto.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

1 de cada 3 módulos presentaron fallas en la caja de diodos, lo cual es más común en módulos de media celda, pues poseen tres puntos de falla en lugar de uno, como los módulos convencionales.

Los top 10

A continuación, se enlistan los diez fabricantes con mayor número de apariciones en PVEL Reliability Scorecard históricamente hablando. Está por demás mencionar que, a mayor número de apariciones, mayor es la calidad de construcción y materiales con la que cuenta un módulo de dicho fabricante.

¿Cómo se determina la calidad de un panel solar?

Los fabricantes de módulos con mejores resultados en 2021, contando su desempeño histórico.

¿La calidad de los módulos se ve sacrificada por la cantidad de módulos fabricados?
Lo cierto es que, a medida que el tiempo avanza, se requiere una mayor cantidad de módulos fotovoltaicos para satisfacer las necesidades energéticas mundiales. Esto evidentemente ha reducido la calidad de los procesos a la hora de la fabricación de celdas y ensamblado de módulos, pues existen evidencias directas de que la calidad de los módulos ha bajado en el último año.

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