Técnicas de evaluación de calidad de los módulos fotovoltaicos

Javier Veiga, Jefe de Obra en Greening-e, nos explica las diferentes técnicas de evaluación de calidad que se le realizan a los módulos fotovoltaicos en fábrica y la gran importancia de la realización de las mismas.

Como cualquier parte de una instalación industrial, todos los componentes tienen una vida útil definida. Suponiéndoles un mantenimiento apropiado, y una garantía contra defectos de fabricación, las instalaciones fotovoltaicas y los elementos que las componen, tienen la garantía que ofrecen los fabricantes. Es por este motivo por el que se realiza una exhaustiva evaluación de calidad.

Entre los elementos de una instalación fotovoltaica, la parte más visible y representativa de una es, el módulo solar fotovoltaico. Capta la energía solar y la transforma en energía eléctrica, con un rendimiento que se sitúa hoy en día en torno al 20%. Si bien, este rendimiento cada año se ve incrementado.

Por la degradación de los materiales que componen un módulo solar, el rendimiento disminuye durante su vida útil. Esta suele ser entorno a 25 años. Pasado ese periodo, los fabricantes de los módulos aseguran una caída del 20% del rendimiento original a la salida de fábrica.

¿Qué tipos de pruebas se realizan a los módulos para comprobar su calidad?

En los procesos de fabricación de módulos se utilizan cuidadas técnicas de ensamblaje, dependiendo del tipo de módulo y célula empleada. No es lo mismo el proceso de fabricación de un módulo de silicio amorfo, comúnmente conocido de “capa fina”, que el módulo formado por células, ya sea policristalino o monocristalino, que son los que se instalan con mayor frecuencia.

Una vez producido el módulo, los fabricantes realizan una toma de datos de tensión e intensidad, conocida como curva de caracterización. Estos datos son recogidos aplicando al módulo una fuente de luz emitida por un simulador de luz del sol a 1000W/m2 y a 25ºC de temperatura ambiente. Estas condiciones de medida están recogidas por normativa internacional específica y se conocen como condiciones estándar de medida o identificado por sus siglas en inglés STC (Standar Test Conditions).

De este test se obtienen los Flash test list, que recogen los datos eléctricos (potencia, tensión de vacío, Intensidad de cortocircuito, etc) de cada módulo asociado al número de serie del módulo que lo identifica. Los módulos que no cumplen con los valores esperados, se descartan.

Otra prueba complementaria poco conocida que se realiza en las fábricas para la evaluación de calidad de los módulos que asegura que el proceso de fabricación es correcto en la construcción de los módulos compuestos por células, es la electroluminiscencia. En esta prueba se someten los módulos a una corriente eléctrica y se fotografían con una cámara de infrarrojos.

En esta imagen, se puede observar la electroluminiscencia de un módulo de 60 células.

Con esta prueba se puede determinar si hay problemas en las células solares que componen el módulo y en las pistas que las asocian en series y paralelos.

Los ‘hot spots’

Algunos de los defectos que se pueden evidenciar con esta prueba es, si existen problemas de microrroturas en la oblea que forma las células. Estos pueden originar en el futuro ‘hot spots’ una vez que los módulos se ponen en funcionamiento.

El ‘hot spot’ o punto caliente se localiza en microrroturas en el seno de las células. Estas microrroturas se transforman en pequeñas resistencias que disipan energía en forma de calor cuando los módulos están en producción. Si esto ocurre, estos módulos también son desechados.

A continuación, se muestra una electroluminiscencia de un módulo con varias células afectadas con microrroturas señaladas con un cuadrado rojo. Seguramente una vez que entrara en funcionamiento, a la larga derivarían en puntos calientes que comprometerían el funcionamiento normal del módulo y la instalación en la que preste servicio. Este módulo debe ser desechado.

Existen por tanto varias pruebas que los fabricantes de módulos realizan a los módulos en fábrica. Estas revisiones sirven para poder asegurar la calidad de éstos y confirmar que cumplen con los criterios y estándares de garantía, que son necesarios para poder comercializar los módulos y venderlos en grandes cantidades.

Esto adquiere más sentido en grandes instalaciones fotovoltaicas y de alta potencia, ya que las entidades que financian dichas instalaciones, exigen que los elementos que las componen tengan la garantía que asegurará el retorno de la inversión. La parte más cara de una instalación es sin duda el módulo fotovoltaico, por lo que es vital que estén libres de defectos de fabricación.