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 cargas. Para los módulos fotovoltaicos, la potencia de salida es crucial. 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 máxima. Cuando la temperatura aumenta, la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos disminuye. El coeficiente de temperatura máxima de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino convencionales 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 aproximadamente 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 solo -0,1 a 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 el uso prolongado de módulos fotovoltaicos, se produce una atenuación gradual de la potencia. La atenuación máxima durante el primer año es de aproximadamente un 3%, y la tasa de atenuación anual durante los siguientes 24 años es de alrededor del 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 fabricación 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 irradiación ultravioleta es una causa importante de degradación del rendimiento de los materiales principales. La exposición prolongada a los rayos ultravioleta provoca el envejecimiento y el amarilleamiento del EVA y la lámina posterior (estructura de TPE), 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 la 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 provoca que su potencia de salida disminuya significativamente durante los primeros días de uso, pero luego se estabilice. Los distintos tipos de baterías presentan diferentes grados de atenuación inducida por la luz.
En las obleas de silicio cristalino tipo P (dopado con boro) (monocristalino/policristalino), 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 y, por lo tanto, provoca la recombinación de algunos portadores fotogenerados, 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 los primeros seis meses 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 conjunto 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 el mismo. En una cadena de paneles fotovoltaicos, si un panel se bloquea, el flujo de corriente se restringe. Por mucha electricidad que generen los demás paneles de la cadena, no podrán suministrarla por completo.
Aplicando la teoría del barril, la cantidad de agua que puede contener viene 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, lo que determina la generación de energía de toda la cadena de paneles.
5. Desajuste en la conexión en serie de los componentes
La incompatibilidad en la conexión en serie de módulos fotovoltaicos se explica claramente mediante el efecto barril. La capacidad de agua del barril de madera está limitada por la tabla más corta; la corriente de salida del módulo fotovoltaico está limitada por la corriente más baja entre los módulos conectados en serie. De hecho, existirá una cierta desviación de potencia entre los componentes, por lo que la incompatibilidad entre ellos provocará una pérdida de potencia.
Los cinco puntos mencionados anteriormente son los principales factores que afectan la potencia máxima de salida de los módulos de células fotovoltaicas y que provocan pérdidas de energía a largo plazo. Por lo tanto, el funcionamiento y mantenimiento posteriores de las centrales fotovoltaicas son cruciales para reducir eficazmente las pérdidas ocasionadas por fallos.
Fecha de publicación: 9 de octubre de 2023