Tecnologías de módulos FV

MARCELO AGUIAR
IIE – FING - UdelaR
Montevideo, Abril 2015
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Mercado Fotovoltaico
 La intención de esta presentación es proporcionar información actualizada.
Sin embargo, los hechos y las cifras cambian rápidamente y la información
dada.
 La energía fotovoltaica es un mercado de rápido crecimiento: La tasa
compuesta de crecimiento anual fue del 44% entre 2000 de 2014.
 Producción de módulos fotovoltaicos en 2014, China / Taiwan posee la
ventaja con una cuota del 69%. Europa contribuyó con una cuota del 6%;
Japón y EE.UU. / CAN cada uno aporta un 4%, respectivamente.
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Mercado Fotovoltaico
 La intención de esta presentación es proporcionar información actualizada.
Sin embargo, los hechos y las cifras cambian rápidamente y la información
dada.
 La energía fotovoltaica es un mercado de rápido crecimiento: La tasa
compuesta de crecimiento anual fue del 44% entre 2000 de 2014.
 Producción de módulos fotovoltaicos en 2014, China / Taiwan posee la
ventaja con una cuota del 69%. Europa contribuyó con una cuota del 6%;
Japón y EE.UU. / CAN cada uno aporta un 4%, respectivamente.
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Mercado Fotovoltaico
 La intención de esta presentación es proporcionar información actualizada.
Sin embargo, los hechos y las cifras cambian rápidamente y la información
dada.
 La energía fotovoltaica es un mercado de rápido crecimiento: La tasa
compuesta de crecimiento anual fue del 44% entre 2000 de 2014.
 Producción de módulos fotovoltaicos en 2014, China / Taiwan posee la
ventaja con una cuota del 69%. Europa contribuyó con una cuota del 6%;
Japón y EE.UU. / CAN cada uno aporta un 4%, respectivamente.
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Mercado Fotovoltaico
 En 2014, la contribución de Europa al total de las instalaciones fotovoltaicas
acumulados ascendió a 48% (frente al 58% en 2013). Por el contrario, las
instalaciones en China / Taiwán representaron el 17% (frente al 13% en 2013).
 Los módulos de SILICIO CRISTALINO (monocristalino o multicristalino),
suponen casi el 92% de la producción en 2014. Donde el 56% de la
producción es de MULTICRISTALINO.
 MÓDULOS DE CAPA DELGADA el 9% de la producción mundial. CdTe aprox
(2GWp)
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Producción FV por Region 1997-2014
Percentaje del total MWp producido
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Acumulativo mundial de instalación FV antes de 2014
Fuente: Fraunhofer Institute- ALEMANIA
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Capacidad eléctrica instalada de ER en Alemania
En 2014 alrededor del 28% de la electricidad en Alemania fue generada por
energías renovables (recursos de acuerdo con BMW i.)
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Celdas Solares / Eficiencias de los módulos
 Silicio MONOCRISTALINO es un único cristal de silicio
 La célula de silicio cristalino es la más típica, es la denominada BSF
 Eficiencias más elevadas a partir de mejoras:
 como son los emisores selectivos (con mayor concentración de dopado justo debajo de los contactos
frontales, lo que reduce la resistencia de contacto de los mismos),
 y la utilización de capas de silicio amorfo (estructura que se denomina heterojunction with intrinsic thin
layer o HIT).
 Silicio MULTICRISTALINO. Proceso de cristalización es más económico. Las eficiencias
de célula obtenidas hoy en día sobre silicio multicristalino son sólo ligeramente
inferiores a las obtenidas sobre silicio monocristalino
 En ambos casos las obleas se obtienen a partir de lingotes, cuyo proceso de
cristalización consume cantidades enormes de energía.
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Célula industrial típica de silicio cristalino
con estructura BSF.
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Electrodo
negativo
Electrodo
positivo
Célula de silicio cristalino con estructura
PERL
Con las siglas PERL se denotan a las células que tienen
“pasivadas” las caras frontal y posterior con una capa
de óxido de silicio de alta calidad y que, con el fin de
mejorar los contactos, poseen difusiones localizadas
muy dopadas bajo los mismos.
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Electrodo
negativo
Electrodo
positivo
Célula industrial típica de silicio cristalino
con estructura BSF.
Célula de silicio cristalino con estructura
PERL
Célula de contacto posterior, en la que
ambos contactos, positivo y negativo, se
encuentran en la cara posterior,
maximizando el área de captación de luz
de la célula.
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Celdas Solares / Eficiencias de los módulos
 Las eficiencias máximas actuales se encuentran cercanas del límite teórico de
conversión para celdas de una UNIÓN P-N con gap de 1,1 eV, que es del orden
de 33%.
 El record de eficiencia en módulo lo tiene la empresa americana Sunpower con
su tecnología de CÉLULAS DE CONTACTO POSTERIOR: eficiencias del 21.4% en
el módulo.
 Las eficiencias típicas, a nivel de módulo comercial, son algo inferiores, estando
en el rango 14-16% para los MÓDULOS DE SILICIO MONOCRISTALINO (c-SI) y
13-15% para los de MULTICRISTALINO.
Tecnologías fotovoltaicas de silicio cristalino
Celdas Solares / Eficiencias de los módulos
 Record de eficiencia en celdas de laboratorio; 25,6% para monocristalino y el
20,8% para la tecnología de silicio policristalino. La mayor eficiencia de
laboratorio en la tecnología de película delgada es el 21,0% de CdTe y el 20,5%
para las células solares CIGS.
 En el laboratorio, módulos de silicio monocristalino, eficiencia de 23%.
Tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada
 Hoy en día existen tres tecnologías principales de lámina delgada, basadas
en tres semiconductores:
 Silicio amorfo (a-Si)
 Telururo de cadmio (CdTe)
 Diseleniuro de cobre-indio (CIS).
 Empiezan a cobrar fuerza en el mercado mundial de módulos fotovoltaicos a
partir del año 2006, llegando en el año 2009 a superar el 15% del volumen de
mercado
 Menores costos de fabricación
 Estos módulos se fabrican depositando láminas muy delgadas de material
semiconductor (de 0.3 a 10 micras, frente a las 200 micras que suelen tener las
obleas de silicio cristalino) sobre algún tipo de substrato rígido.
Tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada
Silicio amorfo (a-Si)
 El a-Si es un material NO CRISTALINO, es decir, no presenta una estructura
ordenada a nivel atómico. Su fabricación es mucho más económica que la del
silicio cristalino.
 BAND GAP MAYOR que en el silicio cristalino, 1.7 eV frente a 1.1 eV en c-Si
 Su coeficiente de absorción es 40 veces mayor, de modo que con sólo 1 micra
de material se absorbe el 90% del espectro utilizable. Esto significa que se
puede reducir drásticamente el uso del material activo y por tanto el coste.
 Eficiencia del orden de 5-7% para los a-Si de una unión, 7-8% los de
multiunión, y 8-9% para el caso de a-Si de heterounión. El record actual de
eficiencia en laboratorio es del 12%.
Tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada
Telururo de cadmio (CdTe).
 Un material POLICRISTALINO, es formado por pequeños cristales de 0.5 a 1
micra.
 BAND GAP = 1.5 eV. Este valor coincide prácticamente con el óptimo para
maximizar la conversión eléctrica del espectro solar.
 Coeficiente de absorción es muy elevado, el 99% del espectro utilizable se
absorbe en las primeras 2 μm de material.
 Los módulos de CdTe industriales presentan eficiencias en torno al 11%,
aunque a nivel de laboratorio se ha llegado hasta el 16,7%.
 Al contrario que los módulos a-Si, no sufren mecanismos de degradación
inicial por luz. El proceso de fabricación es sencillo y económico
Tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada
Diseleniuro de cobre-indio (CIS).
 Es también un material POLICRISTALINO.
 Coeficiente de absorción mayor aún que el de CdTe, el 99% del espectro
utilizable se absorbe en la primera micra del material.
 El proceso de fabricación es de los más complejos, además se requiere el
uso de materiales muy caros como el In y el Ga.
 Los módulos CIGS presentan los valores más altos de eficiencia de todas las
tecnologías de lámina delgada. A nivel industrial, con este proceso se
consiguen eficiencias superiores al 12%, estando el record en laboratorio casi
en el 20%.
Tecnologías fotovoltaicas de lámina delgada
Tecnologías fotovoltaicas
Comparación de eficiencia. Mejores Celdas y Módulos en
Laboratorio. Silicio cristalino y lámina delgada
Tecnologías fotovoltaicas III-V
 Ejemplo de semiconductores III-V, el arseniuro de galio (GaAs).
 Sus propiedades los hacen idóneos para la conversión fotovoltaica,
 Muy alta eficiencia
 Coste muy elevado.
 Módulos fotovoltaicos espaciales.
 Aplicaciones terrestres, mediante el uso de
la concentración fotovoltaica.
 Se trata de encapsular estas células de muy
alta eficiencia y área muy pequeña, en un
sistema óptico que concentre la radiación
solar que la célula recibe, incrementando la
potencia generada de modo que los costes
puedan reducirse
Tecnologías fotovoltaicas III-V
Celdas Solares / Eficiencias de los módulos
 En el laboratorio, las celdas solares multi-unión (Multi-junction) de alta
concentración lograr una eficiencia de hasta el 46,0% en la actualidad. Con
tecnología de concentración, se han alcanzado eficiencias de módulo de hasta
el 38,9%.
 La estructura de una celda solar MJ. Hay seis tipos importantes de capas:
Uniones PN, las superficie de capas (BSF), capas de ventana, uniones túnel,
revestimiento anti reflejo y contactos metálicos.
 La Gráfica siguiente muestra la irradiancia espectral E vs. λ la longitud de onda
en el espectro solar AM1.5, junto con la máxima eficiencia de conversión de
energía eléctrica para cada unión como una función de la longitud de onda.
Tecnologías fotovoltaicas III-V
Celdas Solares / Eficiencias de los módulos
 En el laboratorio, las celdas solares multi-unión (Multi-junction) de alta
concentración lograr una eficiencia de hasta el 46,0% en la actualidad. Con
tecnología de concentración, se han alcanzado eficiencias de módulo de hasta
el 38,9%.
 La estructura de una celda solar MJ. Hay seis tipos importantes de capas:
Uniones PN, las superficie de capas (BSF), capas de ventana, uniones túnel,
revestimiento anti reflejo y contactos metálicos contactos.
 La Gráfica siguiente muestra la irradiancia espectral E vs. λ la longitud de onda
en el espectro solar AM1.5, junto con la máxima eficiencia de conversión de
energía eléctrica para cada unión como una función de la longitud de onda.
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Período de repago de ENERGIA:
?
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Período de repago de ENERGIA:
 Uso de material de células de silicio, durante los últimos 10 años, pasa de 16 g /
Wp a menos de 6 g / Wp debido al aumento de la eficiencia y obleas más finas.
 El Tiempo del reembolso de los sistemas FV depende de la ubicación geográfica:
 los sistemas fotovoltaicos en el norte de Europa necesitan alrededor de 2,5 años
 mientras que los sistemas fotovoltaicos en el Sur son iguales a su aporte de energía después de
1,5 años y menos, dependiendo de la tecnología instalada .
 Si el período de repago del sistema es 1 año, suponiendo vida útil de 20 años,
este tipo de sistema puede producir veinte veces la energía necesaria para
producirlo.
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Precios:
 En Alemania los precios de 10 a 100 kWp (microgen) era alrededor de 14.000 € /
kWp en 1990. A finales de 2015, estos sistemas cuestan alrededor de 1.280 € /
kWp. Esto es una regresión neta-precio de alrededor de 90% durante un período
de 25 años.
 La curva de experiencia - también llamada curva de aprendizaje - muestra que en
los últimos 35 años, el precio del módulo se redujo en un 20% con cada
duplicación de la producción de módulos. Las reducciones de costos son el
resultado de las economías de escala y las mejoras tecnológicas.
 Uruguay: 1450 USD/kWp para proyectos de gran escala. 2500 USD/kWp para
microgeneración.
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Objetivos de la fabricación de módulos:
 Optimizar la captación de luz por parte de la célula fotovoltaica.
 Asegurar que el módulo pueda soportar condiciones atmosféricas muy variadas a
lo largo de sus 25 años de vida útil.
 Proporcionar una rigidez mecánica adecuada para evitar que puedan producirse
fisuras en las células.
 Agrupar los voltajes y corrientes de las células (generalmente del orden de 600
mV y 33 mA/cm2 por célula) mediante conexiones serie o paralelo para obtener
valores utilizables por los equipos del sistema fotovoltaico.
Tecnologías de módulos fotovoltaicos
Objetivos de la fabricación de módulos:
 Proporcionar elementos de protección a las células para casos de sombreado
parcial (mediante el uso de diodos de paso).
 Proporcionar un aislamiento eléctrico que garantice la seguridad de las personas
que puedan acercarse a la instalación.
 Minimizar en la medida de lo posible la temperatura de operación de la célula,
pues sabemos que la eficiencia de todos los dispositivos fotovoltaicos disminuye
con la temperatura de operación.
 Finalmente, los módulos han de contar con cables y contactos que faciliten la
conexión de unos módulos con otros para formar el campo generador.
Proceso de fabricación – Silicio Cristalino
Secuencia de fabricación:
1.Clasificación de celdas
2.Interconexión de celdas
3.Interconexión de ristras
4.Laminado
5.Enmarcado
6.Verificación y medida
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
2.Intercoexión de celdas
El cobre y el silicio
tienen coeficientes
de expansión
térmica muy
diferentes.
 RISTRA: interconexión eléctrica y mecánica entre celdas para formar una hilera
 La conexión se realiza mediante la soldadura de cintas conductoras de cobre que unen
contactos metálicos frontales con los contactos posteriores de la siguiente célula.
 Los requisitos para una buena interconexión de células son:
•
Conseguir una baja resistencia de contacto y una alta conductancia en las cintas de
interconexión de modo que se minimicen las pérdidas de potencia en el módulo.
•
Flexibilidad, estabilidad, seguridad
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
2.Intercoexión de celdas
El cobre y el silicio
tienen coeficientes
de expansión
térmica muy
diferentes.
 RISTRA: interconexión eléctrica y mecánica entre celdas para formar una hilera
 La conexión se realiza mediante la soldadura de cintas conductoras de cobre que unen
contactos metálicos frontales con los contactos posteriores de la siguiente célula.
 Los requisitos para una buena interconexión de células son:
•
Conseguir una baja resistencia de contacto y una alta conductancia en las cintas de
interconexión de modo que se minimicen las pérdidas de potencia en el módulo.
•
Flexibilidad, estabilidad, seguridad
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
2.Intercoexión de celdas




•
El cobre y el silicio
tienen coeficientes
Conexión de celdas en SERIE: cuando se sueldan
los
de expansión
polos positivos de la primera celda con los polos
térmica muy
negativos de la siguiente celda. Este tipo de diferentes.
conexión se
usa para sumar el voltaje de las celdas sin aumentar el
RISTRA: interconexión eléctrica y mecánica entre celdas para formar una hilera
amperaje.
La conexión
se realiza
la soldadura
de cintas
conductoras
de cobre que unen
 Conexión
de mediante
celdas en
PARALELO:
cuando
los polos
contactos
metálicos
frontales
congrupo
los contactos
de laalsiguiente
positivos
del
primer
estan posteriores
conectados
polo célula.
positivo del segundo grupo, sumando el amperaje sin
Los requisitos para una buena interconexión de células son:
aumentar el voltaje.
Conseguir una baja resistencia de contacto y una alta conductancia en las cintas de
interconexión de modo que se minimicen las pérdidas de potencia en el módulo.
•
Flexibilidad, estabilidad, seguridad
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
3.Interconexión de ristras
 Se dejan los terminales para poder conectar el módulo a la caja de
conexiones. En los intermedios se conectan los diodos de paso en
paralelo con cada dos ristras de células.
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
3.Interconexión de ristras – DIODOS DE PASO (bypass diode)
 Los diodos son componentes electrónicos que permiten el flujo de corriente en
una única dirección.
 Los diodos de paso son elementos de protección necesarios para desviar la
corriente generada por celdas operativas, cuando parte del circuito ha perdido
rendimiento: bien por condiciones de sombreado parcial, degradación,
suciedad o defectos de fabricación del módulo.
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
3.Interconexión de ristras – DIODOS DE PASO (bypass diode)
 Si no estuvieran los diodos de paso, las partes del circuito bajo sombra (por
ejemplo) se polarizarían en tensión inversa y consumirían la potencia generada
por las células funcionales al ser atravesadas por corrientes demasiado altas.
 Esto provoca dos efectos:
1) se reduce la potencia generada por el módulo,
2) Aparición de puntos calientes: las células en polarización inversa
pueden alcanzar temperaturas muy elevadas, causando daños irreversibles en el
módulo
Proceso de fabricación - Silicio Cristalino
4.Encapsulado y laminado
Ejemplo de vidrio
texturado usado para
maximizar la
captación de luz.
 Como encapsulante, casi todos los módulos de
silicio cristalino utilizan acetato de etilenvinilo
(EVA). Este material tiene un índice de
refracción casi idéntico al del vidrio.
 El encapsulado se realiza para proteger al módulo de todo tipo de
agresiones externas y asegurar su durabilidad
Proceso de fabricación
6. Verificación y medida IV
 Control de calidad:
 1.Inspección visual
 2.Aislamiento eléctrico: se realiza aplicando una tensión elevada
(generalmente de 3000 V) entre los terminales del módulo y el marco
metálico. Se miden las corrientes de fugas asegurando que la resistencia
dieléctrica es superior al límite establecido.
 3.Medida de su curva I-V : se realiza en un simulador solar, generalmente de
tipo flash para evitar el calentamiento de los módulos. Las condiciones han de
ser lo más cercanas posibles a las condiciones estándar de medida: 1000
W/m2 con un espectro AM1.5 y temperatura de operación de 25ºC.
información de la revista Photon.
Fuente: Elaboración personal con datos de M.Green (2011), Solar Generation 6 (EPIA 2011), e
Tecnologías fotovoltaicas – RESUMEN EFICIENCIA
Tecnologías fotovoltaicas – RESUMEN EFICIENCIA
Evolución de eficiencia de celdas de laboratorio
Tecnologías fotovoltaicas – RESUMEN EFICIENCIA
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Mecanismos de degradación
 Pérdida de adhesión entre las capas (delaminación) por ingreso de humedad y
exposición a altas temperaturas. Este tipo de degradación puede causar daños
irreparables en el módulo al permitir la entrada de humedad en el mismo.
 Rotura de vidrio por impacto de granizo, vandalismo o manipulación incorrecta
(especialmente, en el caso de módulos de lámina delgada donde en ocasiones se
utilizan vidrios no templados).
 Acumulación de suciedad en el vidrio, que en casos severos puede llegar a
producir una coloración permanente en algunas zonas del vidrio (soiling),
especialmente en la franja horizontal inferior justo sobre el marco, debido a la
acumulación de agua.
Mecanismos de degradación
 Degradación del encapsulante por exposición a radiación UV, causado por
ingreso de humedad y altas temperaturas, produciéndose una coloración que
podría reducir la transmisión óptica.
 Degradación de la cubierta plástica posterior por exposición a radiación UV,
ingreso de humedad y altas temperaturas, pudiendo llegar a quebrarse o
despegarse, y por tanto permitiendo la entrada de humedad en el módulo o la
formación de cortocircuitos.
 Formación de cortocircuitos en las células o en la interconexión, por corrosión
de los materiales, migración de metales, etc.
Mecanismos de degradación
 Formación de puntos calientes por polarización inversa de las células bajo
condiciones de sombreado o acumulación no homogénea de suciedad, llegando
a producir quemaduras en la cubierta posterior, las células e incluso rotura del
vidrio.
 Formación de puntos calientes en la conexión de terminales por fallos de
resistencia serie, pudiendo producir también quemaduras en la cubierta
posterior.
 Fallo de los diodos de paso por sobrecalentamiento.
Mecanismos de degradación
Mecanismos de degradación en MÓDULOS DE SILICIO CRISTALINO
 Oxidación o despegue de los contactos metálicos de la célula.
 Oxidación o fallos de soldadura o adhesión en las cintas de interconexión.
 Deterioro de la capa antirreflectante de las células.
 Formación de microfisuras o fisuras en las células por impactos o por ciclos de
compresión y expansión térmica, causando pérdidas por resistencia serie,
circuitos abiertos, o reducción de la fotocorriente cuando uno de los fragmentos
queda desconectado del circuito.
Mecanismos de degradación
Mecanismos de degradación en MÓDULOS DE LÁMINA DELGADA
Degradación por luz o efecto Staebler-Wronski: Tiene lugar en los módulos de silicio amorfo hidrogenado
durante los primeros meses de exposición a la luz. Se ha observado que este efecto puede revertir cuando
los módulos se mantienen en oscuridad y elevadas temperaturas durante un tiempo (recocido). Hoy en día
no se considera un fallo de degradación pues los módulos se venden por la potencia estabilizada.
Degradación por penetración de vapor de agua. Los módulos de CIS y CdTe son especialmente sensibles a
la introducción de vapor de agua en el módulo. La degradación es debida por un lado a la pérdida de
conductividad en las láminas de TCO, y por otro a la difusión de moléculas de agua en la zona de
deplexión, causando un aumento de centros de recombinación. Esto obliga a buscar diseños para el
encapsulado de estos módulos con requisitos mucho más exigentes que los módulos de Si (amorfo o
cristalino).
Delaminación de la capa TCO (Oxido Coductor Transparente) del vidrio. Se produce por migración de
iones sodio a la interfaz TCO/vidrio, aumentando irreversiblemente la resistencia serie de los módulos.
Delaminación del encapsulante en el contacto metálico posterior. Se ha observado en módulos de a-Si y
CdTe. Tiene lugar cuando el vidrio posterior queda tensionado tras el laminado, lo que puede producir
posteriormente la delaminación en ambas interfaces del encapsulante, o incluso llegar a desprender
localmente parte del contacto metálico, produciendo una pérdida de eficiencia en la región.
Rotura de vidrio por tensiones internas residuales en los vidrios tras el laminado.
Mecanismos de degradación
Ejemplo – SUCIEDAD del vidrio
El área de las células afectadas
varía entre 3% y 12%, con un
valor medio de 8% para el total
de la instalación.
Mecanismos de degradación
Ejemplo – DELAMINACIÓN FRONTAL en la interface célula-EVA
Perímetro de las células
Proximidades de las cintas de interconexión
El 13% del total de la células de la planta de PV
presenta este defecto .
Mecanismos de degradación
Ejemplo – OXIDACIÓN DE LA REJILLA FRONTAL y de la capa antirreflectante
Se observa en todas las
células
Mecanismos de degradación
Ejemplo – PUNTOS CALIENTES
Parte frontal
Parte posterior
Mecanismos de degradación
Ejemplo – Puntos calientes, análisis infrarojos
Temario
• Mercado FV
• Principales tecnologías de módulos FV - Celdas
Solares/ Modulos / Eficiencia
– Módulos de Silicio
– Módulos de película delgada
– Tecnologías FV III y IV
• Periodo de repago
• Fabricación
• Procesos de degradación
– Procesos comunes a todos los módulos
– Procesos específicos según la tecnología
• Análisis y resultados de degradación de módulos
m-Si
Mecanismos de degradación
Parámetros característicos de la instalación PV en condiciones estándar antes y después de
12 AÑOS DE EXPOSICIÓN
¡MUCHAS GRACIAS!
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