Las microfisuras en los paneles solares son fracturas o fisuras minúsculas que pueden surgir en las células fotovoltaicas o en las capas protectoras de la estructura del panel solar. Estas fracturas, aunque a menudo microscópicas e indetectables a simple vista, desempeñan un papel crucial a la hora de influir en el rendimiento general y la vida útil de los paneles solares. Las microfisuras pueden afectar al rendimiento del panel solar, provocando una pérdida de potencia, una vida útil mucho más corta o incluso el cese de la producción de energía de todo el panel solar. Este artículo explica las causas de las microfisuras en los paneles solares, cómo se detectan, sus efectos y qué tipos de paneles solares son menos propensos a producirlas.
Contenido:
¿Por qué hay microfisuras en mis paneles solares?
¿Qué daños pueden causar las microfisuras?
¿Cómo detectar las microfisuras durante la instalación y el funcionamiento de los paneles solares?
Elija los paneles solares adecuados para reducir las microfisuras
¿Por qué hay microfisuras en mis paneles solares?
Las causas de las microfisuras pueden ser diversas y polifacéticas:
Defectos en la fabricación:
Las prácticas inadecuadas durante el proceso de fabricación pueden contribuir significativamente a la aparición de microfisuras en los paneles solares. Una manipulación inadecuada, una selección de materiales subóptima o fallos en el control de calidad crean un entorno en el que se introducen vulnerabilidades. Estas vulnerabilidades, derivadas de la fase de fabricación, se convierten en catalizadores potenciales para la iniciación y propagación de microfisuras dentro de la estructura del panel solar. Por lo tanto, se subraya la necesidad crítica de una atención meticulosa a los detalles, una formación adecuada del personal y un cumplimiento estricto de los protocolos de control de calidad a lo largo de todo el proceso de fabricación para minimizar el riesgo de formación de microfisuras.
Tensión mecánica:
El estrés mecánico es un factor importante que contribuye a la formación de microfisuras en los paneles solares, y se puede clasificar en varias fases, incluyendo el transporte, la instalación y los factores ambientales externos.
Durante el transporte, el estrés mecánico puede afectar significativamente a los paneles solares, sobre todo en lo que respecta a las prácticas de embalaje, almacenamiento y manipulación en la cadena de suministro. Los procedimientos inadecuados de embalaje o almacenamiento pueden someter a los paneles solares a una presión excesiva, lo que puede provocar la formación de microfisuras. Los métodos de transporte inadecuados, incluida la manipulación brusca o el apilamiento incorrecto, pueden someter a los paneles solares a vibraciones e impactos, lo que provoca tensiones mecánicas y un mayor riesgo de formación de microfisuras.
Por lo tanto, abordar los problemas relacionados con el embalaje, el almacenamiento y la manipulación es crucial para minimizar el potencial de formación de microfisuras durante la fase de transporte.
La tensión mecánica inducida por la instalación también es una preocupación crítica para los paneles solares. Prácticas como el apilamiento inadecuado, el apoyo de equipos sobre los paneles, los golpes accidentales y la instalación en superficies no planas pueden crear puntos de presión localizados, lo que conduce a la formación de microfisuras. Arrastrar los paneles durante el transporte introduce tensiones inducidas por la fricción, mientras que las técnicas de transporte inadecuadas, como el uso de una sola persona o sentarse en el borde del módulo, pueden provocar fuerzas desiguales. Estas prácticas suponen un riesgo para la eficiencia y longevidad de los paneles solares, lo que subraya la necesidad de procedimientos de manipulación e instalación cuidadosos para mitigar la tensión mecánica y garantizar un rendimiento óptimo.
Como se muestra en la figura siguiente, de las pruebas realizadas se concluyó que apoyar incorrectamente los hombros y la cabeza sobre el panel al subir escaleras provocaba una caída de potencia del 1%. La forma correcta de transportar el panel es equilibrar el peso en las manos contra el marco del panel.
Ejemplo de degradación del rendimiento debido al transporte incorrecto de un panel solar
La forma correcta de transportar un panel solar
Durante el funcionamiento a largo plazo de los paneles solares, los factores ambientales externos, incluidas las tensiones relacionadas con el clima, como el viento, el granizo y las variaciones extremas de temperatura, desempeñan un papel importante en la imposición de tensiones mecánicas en los paneles solares. Estos factores ambientales, cuando son persistentes en el tiempo, pueden contribuir al desarrollo acumulativo de microfisuras. Por lo tanto, un enfoque integral para minimizar el riesgo de formación de microfisuras en los paneles solares implica comprender y mitigar el estrés mecánico en varias etapas, desde el transporte, la instalación y el funcionamiento. Si se tienen en cuenta tanto las prácticas internas de manipulación como los factores ambientales externos, se puede mejorar la fiabilidad y el rendimiento generales de los paneles solares.
Ciclos térmicos:
Los ciclos térmicos, resultantes de las fluctuaciones diarias y estacionales de la temperatura, son un factor fundamental que contribuye al desarrollo de microfisuras en los paneles solares. La constante expansión y contracción de los materiales dentro de los paneles solares, influenciada por la variación de la luz solar y las condiciones meteorológicas, establecen condiciones favorables para la iniciación y propagación de microfisuras durante largos periodos de exposición. El estrés repetitivo inducido por los ciclos térmicos subraya la importancia de tener en cuenta las variaciones de temperatura en los procesos de diseño, fabricación e instalación de paneles solares para mejorar su durabilidad y longevidad.
¿Qué daños pueden causar las microfisuras?
Aumento de la resistencia y daños térmicos: Las microfisuras pueden provocar un aumento de la resistencia eléctrica, elevando las temperaturas y creando puntos calientes. Esta escalada de daños térmicos contribuye aún más al deterioro general de la célula solar afectada. En algunos casos, las microfisuras pueden propagarse y provocar el aislamiento del circuito de una zona significativa de una célula individual. Este aislamiento puede provocar una polarización inversa, induciendo temperaturas elevadas en la sección conectada de la célula. Al aumentar las temperaturas, existe el riesgo de causar daños permanentes, no sólo disminuyendo la producción de energía sino, en casos extremos, pudiendo provocar fallos catastróficos, como la rotura del cristal o, en casos desafortunados, un incendio debido al intenso calor generado por una célula en polarización inversa.
Reducción de la potencia de salida: El aumento de la resistencia eléctrica conduce a una disminución de la generación de energía, causando una disminución de la eficiencia global del panel solar.
Propagación de grietas y fallo del módulo: Si las microfisuras se extienden en longitud, pueden convertirse en grietas más grandes, lo que puede detener o terminar la producción de energía de todo el módulo. Este resultado hace necesaria la sustitución y afecta significativamente a la vida útil total del panel solar.
Para mitigar estos efectos perjudiciales, es esencial la detección precoz mediante inspecciones periódicas. Como se ha mencionado anteriormente, se pueden emplear varios métodos para identificar y tratar las microfisuras con prontitud, garantizando el rendimiento sostenido y la longevidad de los paneles solares.
¿Cómo inspeccionar las microfisuras durante la instalación y el funcionamiento de los paneles solares?
La detección de microfisuras en los paneles solares es un proceso fundamental para garantizar un rendimiento óptimo y una vida útil prolongada. Existen varios métodos de inspección que se adaptan a distintas situaciones durante las fases de instalación y funcionamiento:
EL (Electroluminiscencia):
La electroluminiscencia (EL) funciona según el principio de generación de luz cuando se aplica una corriente eléctrica a un material. En el ámbito de las células solares, la EL se aplica para visualizar e identificar defectos que no son fácilmente visibles mediante métodos alternativos. Los ensayos EL resultan especialmente eficaces para detectar microfisuras, células rotas y otros defectos internos de las células solares. Este método ofrece una visión directa de la integridad estructural de las células, descubriendo problemas ocultos que podrían escapar a la detección mediante otros métodos de ensayo.
ELCD (Detección de grietas por electroluminiscencia):
ELCD utiliza la electroluminiscencia para detectar eficazmente microfisuras en los paneles solares. La aplicación de una corriente eléctrica activa los materiales electroluminiscentes, produciendo una luz visible que se ve alterada por las microfisuras, haciéndolas visualmente detectables. Este método no destructivo es crucial para el control de calidad durante la fabricación y el mantenimiento preventivo sobre el terreno. A diferencia de la electroluminiscencia (EL) tradicional, el ELCD está diseñado específicamente para la detección de microfisuras, por lo que ofrece una mayor precisión en la localización y visualización de estos diminutos defectos estructurales. La especificidad del ELCD lo convierte en una valiosa herramienta que garantiza la fiabilidad y eficiencia de las instalaciones de paneles solares al abordar problemas que podrían pasar desapercibidos con otros métodos de ensayo.
Además de estas dos formas, existen otros métodos:
Imágenes de fotoluminiscencia:
Las imágenes de fotoluminiscencia, que se utilizan mejor durante la instalación y el funcionamiento, identifican microfisuras que afectan a la eficiencia de la conversión fotovoltaica. Esta técnica se integra perfectamente en las rutinas de mantenimiento periódico para mantener la eficiencia.
Imágenes infrarrojas:
Las imágenes infrarrojas (IR) funcionan captando la radiación térmica emitida por un objeto, lo que permite identificar variaciones de temperatura indicativas de defectos o irregularidades. Específicamente en células solares, la IR se utiliza ampliamente para inspecciones térmicas con el fin de detectar sobrecalentamientos, identificar componentes defectuosos y detectar irregularidades tanto en células solares como en módulos fotovoltaicos. Esta técnica es especialmente eficaz para identificar problemas relacionados con las conexiones eléctricas, como cables sueltos o dañados.
Inspección visual y examen microscópico:
Más aplicables durante la instalación y el mantenimiento rutinario, la inspección visual y el examen microscópico implican la observación directa y el escrutinio estructural detallado. Este enfoque práctico identifica eficazmente las grietas visibles en las superficies de los paneles solares.
En la práctica, los profesionales pueden optar por emplear estos métodos de inspección de forma individual o combinada, en función de los requisitos y circunstancias específicos del sistema de paneles solares. Es imprescindible contratar a expertos formados, especialmente cuando se utilizan equipos técnicos avanzados, para garantizar la detección y el análisis precisos de las microfisuras. La supervisión periódica y un enfoque exhaustivo contribuyen significativamente a la fiabilidad y longevidad generales del sistema de energía solar.
Elegir los paneles solares adecuados para reducir las microfisuras
En el campo de los paneles solares, la gestión de las microfisuras es crucial para garantizar la fiabilidad y el rendimiento del sistema. Aunque las microfisuras suponen un reto común, las tecnologías innovadoras, como la tecnología IBC y la tecnología HJT, han reducido significativamente el impacto de las microfisuras en el rendimiento; las ventajas de su resistencia a las microfisuras se especifican en los siguientes puntos:
Paneles solares HJT:
Sustrato de silicio monocristalino tipo N:
Las células solares HJT emplean un sustrato de silicio monocristalino de tipo N conocido por su gran pureza y uniformidad. En comparación con el silicio policristalino, la estructura monocristalina es más compacta y consistente, lo que ayuda a reducir las microfisuras causadas por la concentración de tensiones.
Capa de silicio amorfo no dopado (i-a-Si:H)
Sobre el sustrato de silicio monocristalino se deposita una capa de silicio amorfo no dopado que actúa como "capa amortiguadora". Esta capa proporciona elasticidad y protección adicionales cuando la célula sufre tensiones físicas, como flexión o presión durante el transporte y la instalación. Esto ayuda a aliviar la tensión sobre el sustrato, reduciendo así la formación de microfisuras.
Método de procesamiento completo de media célula:
Los paneles solares HJT utilizan una técnica única de procesado completo de media célula que evita por completo los daños por corte en las células solares. Este innovador enfoque minimiza significativamente el impacto de las microfisuras en los paneles solares, abordando de forma proactiva los daños potenciales durante los procesos de fabricación y manipulación.
Menor temperatura de fabricación:
En comparación con las células solares de silicio cristalino tradicionales, las células HJT se fabrican a temperaturas más bajas. Esta temperatura de procesamiento reducida significa que los materiales sufren menos estrés térmico durante la producción, lo que ayuda a reducir la formación de microfisuras.
Estructura general optimizada:
La estructura general de las células HJT se optimiza durante el diseño y la fabricación para mejorar su resistencia a las tensiones físicas. Por ejemplo, los bordes y esquinas de las células están diseñados para ser más suaves, reduciendo los puntos de concentración de tensión.
Diseño ultramultibarra:
Los paneles HJT presentan un diseño con barras colectoras más estrechas, lo que reduce la cantidad de pasta de plata utilizada y, en consecuencia, disminuye los efectos de sombreado a la vez que acorta las distancias de transmisión de corriente. Este diseño no sólo mejora el rendimiento eléctrico de los paneles, sino que también minimiza la pérdida de corriente causada por microfisuras, barras conductoras dañadas y fracturas, mejorando aún más la fiabilidad y la vida útil del panel.
Mayor resistencia mecánica:
Gracias a las diversas optimizaciones de diseño y fabricación mencionadas anteriormente, se mejora la resistencia mecánica general de las células solares HJT. Esta mayor resistencia ayuda a mantener la integridad de las células durante el transporte y la instalación, reduciendo el riesgo de microfisuras.
Maysun Solar aprovecha las ventajas incomparables de la tecnología de heterounión (HJT), lo que hace que nuestros paneles solares HJT supongan un avance significativo en la generación de energía solar. Estos paneles no sólo logran un salto cuántico en eficiencia, sino que también presentan una notable mejora en la resistencia a las microfisuras.
Paneles solares IBC:
Los paneles solares IBC tienen una ventaja significativa en resistencia a la intemperie. El innovador diseño All Back Contact incorporado en los paneles solares IBC evita los daños por tracción y el desprendimiento atribuidos a la expansión y contracción térmica de la banda de soldadura frontal bajo fuertes tensiones de temperatura. Esta característica de diseño garantiza la generación de energía constante y estable de los paneles solares, mitigando los efectos adversos de las variaciones térmicas sobre la integridad del panel.
La última generación de paneles solares Interdigitated Back Contact (IBC) de Maysun Solar integra a la perfección resistencia a las microfisuras, alta eficiencia, atractivo estético y una mayor vida útil operativa. La elección de los paneles solares IBC de Maysun Solar representa una decisión acertada para las personas que desean maximizar tanto la eficiencia como el rendimiento. La siguiente imagen muestra los paneles solares IBC 430W Full Black instalados en un tejado por un cliente alemán de Maysun Solar. Para más información, haga clic en el botón de abajo.
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Referencia:
Chang, T. (2023, July 31). How microcracks damage solar panels - WINAICO Australia. WINAICO Australia. https://www.winaico.com.au/blog/what-cause-microcracks
RenewSys India. (2023, February 3). Micro cracks in solar modules: Causes, detection and prevention. renewsysworld. https://www.renewsysworld.com/post/micro-cracks-in-solar-modules-causes-detection-and-prevention
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