Skip to main content

Secuencia de tensión mecánica

Por qué son importantes las pruebas de secuencias de esfuerzos mecánicos

Los investigadores de Fotovoltaica-UFSC han diseñado recientemente una instalación de 100 kWp para evaluar el rendimiento de los módulos fotovoltaicos bifaciales de silicio en las condiciones climáticas brasileñas. Situado en Florianópolis-SC, Brasil, el proyecto utiliza módulos bifaciales de vidrio/vidrio de gran formato con vidrio termoendurecido de 2 mm, instalados en cinco filas de seguimiento de un eje y un sistema de inclinación fija. Poco sabían que en realidad iban a estudiar la rotura de cristales de un módulo.

Poco después de la puesta en servicio, los investigadores observaron grietas en el cristal de la parte delantera o trasera de algunos módulos. Se realizaron inspecciones periódicas y se registró una tendencia de 14 módulos rotos al mes durante un periodo de siete meses. A los nueve meses de la puesta en servicio, más del 50% de los módulos instalados presentaban grietas en los cristales. Los datos de vigilancia meteorológica durante este periodo no mostraron anomalías de temperatura ni de viento.

Hasta la fecha, las grietas en los cristales no han afectado a la seguridad ni al rendimiento del sistema. Los investigadores no han encontrado hasta ahora ninguna correlación entre las grietas del cristal y las grietas de las células en las imágenes EL, la degradación de la potencia o los puntos calientes. Pero la fiabilidad a largo plazo de los módulos con cristales rotos está ciertamente en peligro. El análisis de la causa sigue en curso con los fabricantes de módulos y bastidores/seguidores implicados.

No se trata de un caso único de rotura de módulos en la industria solar. Los miembros del Grupo Kiwa han sido contactados en múltiples ocasiones el año pasado con informes sobre cristales rotos en emplazamientos fotovoltaicos. La compatibilidad entre el seguidor y el bastidor con los módulos de gran formato es fundamental, y las pruebas MSS de PVEL sobre combinaciones específicas de módulos y seguidor/bastidor ofrecen a las partes interesadas la confianza necesaria para evitar este tipo de problemas.

En la mayoría de los casos (59% de todos los módulos agrietados) se rompió la luna lateral trasera. El 28% de los módulos agrietados tenían roto el cristal lateral delantero, y el 13% de los módulos agrietados tenían rotos tanto el cristal delantero como el trasero.

Número de módulos fotovoltaicos con cristales agrietados. La línea de tendencia representa unos 14 módulos craqueados al mes.

Marco, adhesivo para marcos
Vidrio
Encapsulante frontal
Encapsulante dorsal
Células, interconexiones celulares
Lámina posterior
Adhesivo para cajas de conexiones

Materiales evaluados

Estos materiales influyen en la resistencia mecánica de la interfaz de la célula, así como en la durabilidad y rigidez del propio módulo fotovoltaico:

  • Células
  • Encapsulante
  • Interconexiones celulares
  • Vidrio
  • Lámina posterior
  • Marco
  • Adhesivo para marcos
  • Adhesivo para cajas de conexiones
  • Tamaño del módulo
Explore la metodología de ensayo de PVEL
Principales conclusiones
Desplácese por las principales conclusiones.

El 98% de las listas de materiales probadas tuvieron una pérdida de potencia inferior al 2%.

Las barras colectoras múltiples (9BB o superiores) reducen la posibilidad de que se formen zonas inactivas en las células agrietadas, lo que se traduce en las tasas de degradación media y mediana de MSS más bajas de la historia de PVEL.

No se observan más células agrietadas en los módulos de vidrio/vidrio.

Con las células en el plano neutro, ningún módulo de vidrio/vidrio experimentó daños a nivel de célula tras el MSS, lo que se tradujo en una pérdida de potencia media y mediana inferior a la de los módulos de vidrio/hoja posterior.

El montaje del seguidor MSS revela más problemas.

Mientras que PVEL informa de los mejores resultados de MSS cuando los módulos se montaron utilizando el montaje tradicional de dos raíles, se observaron resultados desiguales en el MSS montado sobre seguidor, con múltiples módulos que se rompieron durante el SML de 1800 Pa o el posterior DML.

El 7% de las listas de materiales probadas experimentaron un fallo relacionado con el SMS.

Durante las pruebas de SML, el vidrio de los módulos de vidrio/vidrio tenía más del doble de probabilidades de romperse que el de los módulos de vidrio/placa posterior. Además, en una lista de materiales de vidrio/vidrio, la parte TC50 + HF10 de la prueba provocó delaminación a lo largo del borde del módulo.

Procedimiento de ensayo

El MSS consta de cuatro pruebas en secuencia: carga mecánica estática (SML), carga mecánica dinámica (DML), ciclos térmicos y congelación por humedad. Los pasos de carga mecánica crean y propagan grietas en módulos susceptibles, y luego se induce la pérdida de potencia a través del estrés ambiental de los ciclos térmicos y la congelación por humedad.

El LME incluye tres rondas de una hora de fuerza descendente y una hora de fuerza ascendente a 2.400 Pa. La prueba LMD posterior comprende 1.000 ciclos de carga oscilante positiva-negativa a ±1.000 Pa. Durante las pruebas de carga, los módulos suelen montarse utilizando los métodos tradicionales de montaje inclinado fijo de dos raíles. La prueba de la variante de montaje en seguidor es opcional como parte de las pruebas PQP. Tras las pruebas de carga, los módulos se colocan en una cámara ambiental para someterlos a 50 ciclos térmicos (de -40°C a +85°C) seguidos de 10 ciclos de congelación por humedad (+85°C y 85% de humedad relativa, y luego un descenso rápido a -40°C).

Degradación de potencia de las listas de materiales del SMS

mechanical stress degradation

Antes de 2019, todos los resultados son sólo DML+TC50+HF10. El 30% de los resultados de 2019 y todos los resultados posteriores a 2019 son LME+DML+TC50+HF10.

Ver la guía de interpretación de gráficos de caja

Ver arriba
Artistas

Haga clic aquí para ver los 95 tipos de modelos incluidos en la lista de mejores resultados de la secuencia de tensión mecánica.

Resultados de las pruebas MSS

Las listas de materiales que obtienen los mejores resultados en el MSS cuando se montan utilizando el montaje tradicional de dos raíles pueden mostrar debilidades cuando se utiliza una solución de montaje con seguidor.

Este ejemplo muestra el mismo módulo de vidrio/vidrio de gran formato (2384 x 1303 mm) con un rendimiento excepcional durante la prueba MSS estándar (a la izquierda), pero que experimenta la rotura del vidrio cuando se somete a la prueba en < 1600 Pa cuando se monta en un tubo de par de seguimiento de un solo eje (a la derecha).

MSS - Montaje en dos carriles

Post-MSS cuando se utiliza el montaje tradicional de dos raíles. Sólo un 0,5% de degradación de la potencia.

MSS - Montaje del seguidor

El módulo se rompió durante la prueba de carga mecánica estática al montarlo en un tubo de torsión del seguidor.

Vaya más allá de los tipos de modelos. Adquiera módulos fotovoltaicos con listas de materiales de alto rendimiento.

Únase a la red de socios de PVEL.

Inscríbete

Seguir explorando el cuadro de mando 2023