¿Qué factores afectan la potencia máxima de salida de los módulos fotovoltaicos?

Los módulos fotovoltaicos son el componente principal de los sistemas de generación de energía fotovoltaica. Su función es convertir la energía solar en energía eléctrica y enviarla a baterías para su almacenamiento o para impulsar el trabajo de la carga. Para los módulos fotovoltaicos, la potencia de salida es fundamental. Entonces, ¿qué factores afectan la potencia máxima de salida de los módulos fotovoltaicos?

1. Características de temperatura de los módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos generalmente tienen tres coeficientes de temperatura: voltaje de circuito abierto, corriente de cortocircuito y potencia pico. Al aumentar la temperatura, la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos disminuye. El coeficiente de temperatura pico de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino convencionales en el mercado es de aproximadamente -0,38~0,44 %/℃. Es decir, por cada grado de aumento de temperatura, la generación de energía de los módulos fotovoltaicos disminuye aproximadamente un 0,38 %. El coeficiente de temperatura de las células solares de película delgada será mucho mejor. Por ejemplo, el coeficiente de temperatura del seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) es de tan solo -0,1~0,3 %, y el del telururo de cadmio (CdTe) es de aproximadamente -0,25 %, ambos mejores que los de las células de silicio cristalino.

2. Envejecimiento y atenuación
En aplicaciones a largo plazo de módulos fotovoltaicos, se producirá una atenuación de potencia lenta. El valor máximo de atenuación durante el primer año es de aproximadamente el 3 %, y la tasa de atenuación anual durante los siguientes 24 años es de aproximadamente el 0,7 %. Según este cálculo, la potencia real de los módulos fotovoltaicos después de 25 años aún puede alcanzar aproximadamente el 80 % de la potencia inicial.
Hay dos tipos principales de atenuación del envejecimiento:
1) La atenuación causada por el envejecimiento de la propia batería se ve afectada principalmente por el tipo de batería y el proceso de producción de la batería.
2) La atenuación causada por el envejecimiento de los materiales de embalaje se ve afectada principalmente por el proceso de producción del componente, los materiales de embalaje y el entorno de uso. La radiación ultravioleta es una causa importante de la degradación del rendimiento de los materiales principales. La exposición prolongada a los rayos ultravioleta provoca el envejecimiento y amarilleamiento del EVA y la lámina posterior (estructura de TPE), lo que resulta en una disminución de la transmitancia del componente y, por consiguiente, de su potencia. Además, el agrietamiento, los puntos calientes, el desgaste por viento y arena, etc., son factores comunes que aceleran la degradación de la potencia de los componentes.
Esto requiere que los fabricantes de componentes tengan un control estricto al seleccionar EVA y placas base para reducir la atenuación de potencia de los componentes causada por el envejecimiento de los materiales auxiliares.

3. Atenuación inicial de los componentes inducida por la luz
La degradación inicial de los módulos fotovoltaicos inducida por la luz implica que su potencia de salida disminuye significativamente durante los primeros días de uso, pero luego se estabiliza. Los distintos tipos de baterías presentan distintos grados de atenuación inducida por la luz:
En obleas de silicio cristalino (monocristalino/policristalino) de tipo P (dopado con boro), la iluminación o la inyección de corriente provocan la formación de complejos de boro-oxígeno en las obleas de silicio, lo que reduce la vida útil de los portadores minoritarios, provocando así que algunos portadores fotogenerados se recombinen, reduciendo la eficiencia de la celda y causando una atenuación inducida por la luz.
Por otra parte, la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares de silicio amorfo disminuirá significativamente durante el primer medio año de uso y finalmente se estabilizará en alrededor del 70% al 85% de la eficiencia de conversión inicial.
En el caso de las células solares HIT y CIGS, prácticamente no hay atenuación inducida por la luz.

4. Protección contra el polvo y la lluvia
Una central eléctrica es un conjunto compuesto por numerosos paneles de baterías conectados en serie y en paralelo. Los conocimientos de física de secundaria nos indican que, en un circuito en serie, si se rompe un punto, se romperá todo el circuito. Si se desconecta uno de los circuitos en paralelo, los demás permanecen conectados. El principio de los componentes de una batería es el mismo. En una cadena de paneles fotovoltaicos, un panel está bloqueado y el paso de la corriente está restringido. Por mucha electricidad que generen los demás paneles de la cadena, no pueden producirla en su totalidad.
Usando la teoría del barril para explicarlo, la cantidad de agua que un barril puede contener está determinada por la tabla más corta. Las demás tablas son inútiles, sin importar su longitud. El panel bloqueado es la tabla corta del barril, lo que determina la generación de energía de toda la cadena de paneles.

5. Desajuste en la conexión en serie de componentes
La discordancia en la conexión en serie de los módulos fotovoltaicos se explica claramente por el efecto barril. La capacidad de agua del barril de madera está limitada por la tabla de madera más corta; la corriente de salida del módulo fotovoltaico está limitada por la corriente más baja entre los módulos conectados en serie. De hecho, existe una cierta desviación de potencia entre los componentes, por lo que la discordancia entre ellos causará cierta pérdida de potencia.
Los cinco puntos anteriores son los principales factores que afectan la potencia máxima de salida de los módulos fotovoltaicos y causan pérdidas de energía a largo plazo. Por lo tanto, la operación y el mantenimiento posterior de las centrales fotovoltaicas son cruciales, ya que pueden reducir eficazmente la pérdida de beneficios causada por fallas.