Los módulos fotovoltaicos son la parte fundamental 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 alimentar dispositivos. La potencia de salida es crucial para los módulos fotovoltaicos. ¿Qué factores influyen en la potencia de salida máxima de estos módulos?
1. Características de temperatura de los módulos fotovoltaicos
Los módulos fotovoltaicos generalmente presentan tres coeficientes de temperatura: tensión en 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 más comunes en el mercado es de aproximadamente -0,38 a 0,44 %/°C. Es decir, por cada grado de aumento de temperatura, la generación de energía de los módulos fotovoltaicos disminuye en torno a un 0,38 %. El coeficiente de temperatura de las células solares de película delgada es mucho mejor. Por ejemplo, el coeficiente de temperatura del seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS) es de tan solo -0,1 a 0,3 %, y el del telururo de cadmio (CdTe) es de aproximadamente -0,25 %, ambos inferiores a los de las células de silicio cristalino.
2. Envejecimiento y atenuación
En la aplicación a largo plazo de módulos fotovoltaicos, se produce una lenta atenuación de la potencia. 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.
Existen 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 misma.
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 en el que se utiliza. La radiación ultravioleta es una causa importante de la degradación del rendimiento de los materiales principales. La exposición prolongada a los rayos ultravioleta provoca que el EVA y la lámina posterior (estructura TPE) envejezcan y se tornen amarillentos, lo que resulta en una disminución de la transmitancia del componente y, por lo tanto, una disminución de la 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 exige que los fabricantes de componentes controlen estrictamente la selección de 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, para luego estabilizarse. Los distintos tipos de baterías presentan diferentes grados de atenuación inducida por la luz.
En las obleas de silicio cristalino (monocristalino/policristalino) de tipo P (dopado con boro), la iluminación o la inyección de corriente provoca la formación de complejos de boro-oxígeno en las obleas de silicio, lo que reduce la vida útil de los portadores minoritarios, causando así que algunos portadores fotogenerados se recombinen, reduciendo la eficiencia de la celda y causando atenuación inducida por la luz.
Por otro lado, la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares de silicio amorfo disminuirá significativamente durante el primer semestre de uso y, finalmente, se estabilizará en torno al 70% al 85% de la eficiencia de conversión inicial.
En el caso de las células solares HIT y CIGS, prácticamente no existe atenuación inducida por la luz.
4. Protección contra el polvo y la lluvia
Una central eléctrica es un sistema compuesto por numerosos paneles de baterías conectados en serie y en paralelo. Los conocimientos básicos de física nos enseñan que, en un circuito en serie, si se interrumpe un punto, todo el circuito se interrumpe. Si se desconecta uno de los circuitos en paralelo, los demás permanecen conectados. El principio de funcionamiento de las baterías es similar. En una serie de paneles fotovoltaicos, si un panel se bloquea, el flujo de corriente se restringe. Por mucha electricidad que generen los demás paneles de la serie, no podrán suministrarla completamente.
Utilizando la teoría del barril, la cantidad de agua que puede contener está determinada por la tabla más corta. Las demás tablas son inútiles, independientemente de su longitud. El panel bloqueado es la tabla más corta del barril, la cual determina la generación de energía de toda la cadena de paneles.
5. Desajuste en la conexión en serie de los componentes
El desajuste en la conexión en serie de módulos fotovoltaicos se puede explicar claramente mediante el efecto barril. La capacidad de agua de un barril de madera está limitada por la tabla más corta; la corriente de salida de un módulo fotovoltaico está limitada por la menor corriente entre los módulos conectados en serie. De hecho, existe una cierta desviación de potencia entre los componentes, por lo que el desajuste entre ellos provoca una pérdida de potencia.
Los cinco puntos anteriores son los principales factores que afectan la potencia máxima de salida de los módulos de células fotovoltaicas y que pueden provocar pérdidas de potencia a largo plazo. Por lo tanto, la operación y el mantenimiento posteriores de las centrales fotovoltaicas son cruciales para reducir eficazmente las pérdidas de beneficios ocasionadas por fallos.
Fecha de publicación: 9 de octubre de 2023