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Degradación inducida por potencial

Por qué son importantes las pruebas de PID

El análisis termográfico realizado durante la puesta en marcha de una planta solar en España de 1,2 MW, no mostró en ese momento ninguna anomalía. Sin embargo, la repetición de las pruebas termográficas un año más tarde reveló cuatro strings o cadenas que estaban aproximadamente 20 °C más calientes que los demás strings del emplazamiento.

Investigadores de la Universidad de York (Reino Unido) realizaron análisis adicionales mediante EL en el campo y determinaron que un problema de PID había afectado a los cuatro strings. El PID se activó durante los periodos de fallo a tierra del inversor, cuando lss strings de módulos se encontraban en circuito abierto.

Se realizó un análisis de PR de las cuatro cadenas o strings afectados (cadenas 1 a 4)  y se comparó con los resultados de una cadena sana (cadena 5). Los resultados indicaron que en algunos casos el PID puede dar lugar a una reducción rápida de la potencia: en un año el PID sufrió una disminución máxima del 40% en el PR, mientras que la cadena sana permaneció estable. Los investigadores también observaron que el PID  puede afectar a las cadenas a diferentes ritmos ya que algunas cadenas se degradaban más rápido que otras.

Se instalaron dispositivos anti-PID en los cuatro cadenas y un año después se realizó un análisis similar. La temperatura de la superficie del módulo de las cuatro cadenas había disminuido pero seguían estando más calientes que otras en la planta. Un análisis del PR no mostró una mejora de la potencia del módulo. Esto indica que en este caso no se pudo invertir el problema de PID.

Siguiendo las prácticas recomendadas por Kiwa para la adquisición de módulos, incluidas las pruebas PVEL PQP, la especificación de la lista de materiales en los contratos de adquisición y las pruebas por lotes, se puede reducir en gran medida la probabilidad de adquirir módulos susceptibles de sufrir PID. Esto es importante tanto para los inversores sin transformador como para los inversores centrales, donde las cadenas en circuito abierto pueden causar PID, como se muestra en este caso práctico.

Crédito: Badran, G., Dhimish, M. Estudio de campo sobre la severidad del PID. Sci Rep 12, 22094 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-26310-y

Imágenes EL de módulos afectados por PID; Abajo: Imágenes EL de una cadena no afectada por PID.

Relación de rendimiento de las cadenas analizadas. Se seleccionó una línea base del 90% para indicar un rendimiento bajo; los gráficos de recuadros rojos indicaban el inicio del PID para cada cadena.

Vidrio, revestimiento de vidrio
Encapsulante frontal
Encapsulante trasero
Células

Materiales evaluados

La corriente de fuga puede fluir desde las células a través del encapsulante y el vidrio hasta el marco del módulo, lo que puede provocar la acumulación de carga estática y/o la penetración de iones de sodio en la superficie de la célula, reduciendo la generación de energía. Por lo tanto, estos materiales pueden influir en la sensibilidad PID del módulo:

  • Células
  • Vidrio
  • Encapsulante
  • Revestimiento de vidrio
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Principales conclusiones
Desplácese por las principales conclusiones.

La degradación media es similar a la del último Scorecard, pero existen valores negativos fuera de rango.

El 79% de las listas de materiales probadas fueron Top Performers en PID, pero el 5% de las listas de materiales tuvieron una pérdida de potencia superior al 5%. La recuperación puede producirse típicamente cuando se realiza la exposición UV IEC 61215 posterior al PID se están realizando investigaciones en el sector para ver hasta qué punto esto es representativo en el campo.

Resultados muy similares en todos los tipos de laminados y tecnologías de células cristalinas.

Las tasas de degradación media y mediana de las listas de materiales de vidrio/vidrio y vidrio/lámina posterior no se distinguen entre sí. En PVEL también se observaron unos resultados de PID muy sólidos para CdTe, mientras que la degradación media de PERC, HJT y TOPCon osciló entre el 1,1 y el 1,6%.

La elección del encapsulante afecta a los resultados del PID en PERC.

La elección del encapsulante tuvo un impacto significativo en la sensibilidad al PID de los módulos PERC. Los módulos que utilizaron EVA como encapsulante en la cara posterior tuvieron una degradación media cuatro veces superior a los que utilizaron POE o EPE.

Cuatro fabricantes experimentaron una pérdida de potencia PID superior a la esperada.

En un caso, se presentaron dos listas de materiales casi idénticas y sólo bastó un cambio de proveedor de encapsulante para aumentar la pérdida de potencia PID de menos del 1% a casi el 4,5%.

Procedimiento de ensayo

Los módulos se colocan en una cámara ambiental a 85°C y 85% de humedad relativa durante 192 horas, mientras se aplica una tensión de polarización igual a la tensión nominal máxima del sistema del módulo (típicamente + y/o – 1500V). Estas condiciones provocan la aparición de PID en módulos sensibles. La duración de la prueba es el doble la de la prueba PID de la norma IEC 61215:2021.

Degradación de potencia de cada tipo de modelo

pid degradation results

Todos los resultados de 2013/2014 y 2015 son de 600 horas de pruebas de PID. Esta cifra se redujo a 192 horas para los resultados de 2016 y posteriores.

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Top Performaners

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Con el foco puesto sobre los resultados de la de prueba PID

Durante más de una década, las pruebas PQP de PVEL han demostrado que los materiales influyen en la fiabilidad y el rendimiento de los módulos. Esto se puso de manifiesto una vez más en el caso que se muestra aquí, con dos listas de materiales vidrio/vidrio casi idénticas del mismo fabricante. Las células, el cristal y casi todos los demás materiales eran idénticos; las únicas diferencias fueron el uso de encapsulantes de dos proveedores distintos (aunque ambos eran EVA en la cara delantera + POE en la trasera), y diferentes sellantes para el marco y la caja de conexiones. Lo que algunos podrían considerar cambios menores en la lista de materiales dio lugar a que una lista de materiales tuviera una sensibilidad al PID cuatro veces mayor.
PID192(-) – BOM-1

EL después de la prueba de PID192(-) en una lista de materiales con una degradación de potencia del 1,1%.

PID192(-) – BOM-2

EL después de la prueba de PID192(-) en una lista de materiales casi idéntica con una degradación de potencia del 4,5%.

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