La combinación de diseños de células solares bifaciales y semicortadas puede contribuir a la formación de puntos calientes

Cortar las células de silicio por la mitad y hacerlas capaces de generar electricidad a partir de la luz solar que incide por ambas caras son dos innovaciones que aportaron la posibilidad de aumentar el rendimiento energético con poco costo de producción adicional. En consecuencia, ambas han crecido rápidamente en los últimos años y ahora representan la corriente principal en la fabricación de células y módulos solares.

Un nuevo estudio, que fue uno de los galardonados en la conferencia PVSEC de la UE celebrada en Lisboa el mes pasado, ha demostrado que la combinación de diseños de células bifaciales y semicortadas puede contribuir a la formación de puntos calientes y a problemas de rendimiento, en determinadas condiciones. Los autores del estudio advierten de que las normas de ensayo actuales pueden no estar preparadas para detectar módulos vulnerables a este tipo de degradación.

Los investigadores, dirigidos por la consultora técnica española Enertis Applus, cubrieron partes de un módulo fotovoltaico para observar su comportamiento bajo sombreado parcial. “Forzamos el sombreado para profundizar en el comportamiento de los módulos de media célula monofaciales y bifaciales, centrándonos en la formación de puntos calientes y en las temperaturas que alcanzan estos puntos”, explica Sergio Suárez, director técnico global de Enertis Applus. “Curiosamente, identificamos puntos calientes reflejados que surgen en posición opuesta con respecto a los puntos calientes normales sin razones aparentes, como sombras o roturas”.

Degradación más rápida
El estudio indicó que el diseño del voltaje de los módulos de media celda puede hacer que los puntos calientes se extiendan más allá de la zona sombreada/dañada. “Los módulos de media celda presentaban un escenario intrigante”, prosigue Suárez. “Cuando aparece un punto caliente, el diseño en paralelo del voltaje inherente al módulo empuja a otras zonas no afectadas a desarrollar también puntos calientes. Este comportamiento podría indicar una degradación potencialmente más rápida en módulos de media celda debido a la aparición de estos puntos calientes multiplicados.”

También se demostró que el efecto era especialmente fuerte en los módulos bifaciales, que alcanzaron temperaturas de punto caliente hasta 10 C más altas que los módulos de una sola cara del estudio. Los módulos se probaron durante un periodo de 30 días en condiciones de alta irradiancia, con cielos tanto nublados como despejados. El estudio se publicará próximamente en su totalidad, como parte de las actas del evento EU PVSEC 2023.Según los investigadores, estos resultados revelan una vía de pérdida de rendimiento que no está bien cubierta por las normas de ensayo de módulos.

“Un punto caliente singular en la parte inferior del módulo podría instigar múltiples puntos calientes en la parte superior, lo que, si no se aborda, podría acelerar la degradación general del módulo a través del aumento de la temperatura”, dijo Suárez. Señaló además que esto podría dar más importancia a actividades de mantenimiento como la limpieza del módulo, así como a la disposición del sistema y la refrigeración eólica. Pero sería preferible detectar el problema en una fase temprana, lo que exigiría nuevos pasos en las pruebas y la garantía de calidad en la fase de fabricación.

“Nuestros hallazgos ponen de manifiesto la necesidad y la oportunidad de reevaluar y posiblemente actualizar las normas para las tecnologías de media célula y bifaciales”, afirma Suárez. “Es esencial tener en cuenta la termografía, introducir patrones térmicos específicos para las semicélulas y ajustar la normalización de los gradientes térmicos a las condiciones de ensayo estándar (STC) para los módulos bifaciales”.