Los módulos solares monocristalinos son más resistentes al granizo que los policristalinos

Un equipo internacional de investigación ha desarrollado una nueva configuración experimental para realizar pruebas de impacto de granizo en módulos solares. El equipo consta de un compresor de aire, una cámara de presión, un cañón lanzador y un aparato de medición de la velocidad de la bola de hielo. Este último se basa en un cañón ajustable y una válvula solenoide que garantiza la precisión de las pruebas en condiciones controladas.

Los científicos explicaron que la novedosa configuración sigue normas internacionales como la ASTM 1038-10 y la IEC-61215-2. “ASTM 1038-10 ofrece un enfoque exhaustivo para evaluar la resistencia de los módulos fotovoltaicos frente a presiones externas como el granizo, mientras que IEC-61215-2 ofrece normas de ensayo exhaustivas para módulos fotovoltaicos de silicio cristalino, incluida la evaluación del rendimiento mecánico, eléctrico y medioambiental”, explicaron.

Los científicos también utilizaron imágenes de electroluminiscencia (EL) para identificar los patrones de grietas en los módulos antes y después del impacto del granizo, así como pruebas de destello solar para cuantificar los efectos de estas grietas en la producción del panel. También adoptaron un enfoque basado en el peor de los casos, teniendo en cuenta que las zonas rodeadas por microfisuras están aisladas eléctricamente de la célula activa, lo que, según afirman, establece un límite superior para la posible degradación de la potencia.

“Esta metodología permite analizar diversos parámetros influyentes”, añadieron, señalando que los métodos tradicionales de ensayo de granizo pasan por alto variaciones cruciales relacionadas con los efectos de las posiciones de impacto en el rendimiento de los módulos. “Este estudio pretende colmar estas lagunas no sólo explorando las consecuencias de las microgrietas en la pérdida de potencia, sino también investigando la influencia específica de las posiciones de impacto en la integridad del módulo”.

Las pruebas de granizo se realizaron en cuatro tipos diferentes de módulos fotovoltaicos de 18 W fabricados por Akhtar Solar, con sede en Pakistán: un dispositivo monocristalino de 2 barras colectoras; un módulo policristalino de 3 barras colectoras; un panel monocristalino de 4 barras colectoras; y un módulo policristalino de 4 barras colectoras. Los módulos se conectaron en polarización directa y con una corriente igual a la corriente de cortocircuito.

Las pruebas mostraron que, tras ser golpeados los paneles por las bolas de granizo, las grietas eran especialmente graves en los módulos policristalinos, con daños que se extendían por toda la superficie de los paneles. Además, su eficiencia se redujo hasta un 12,59%, mientras que la de sus homólogos monocristalinos cayó sólo un 4,15%.

“Esto significa que el porcentaje de caída de los monocristalinos es menor que el de los policristalinos en el mismo número de barras colectoras”, afirman los investigadores. “Los resultados también muestran que los módulos fotovoltaicos con células solares monocristalinas son mucho mejores en resistencia al granizo que las células solares policristalinas para el mismo número de barras colectoras”.

Sus conclusiones se publicaron en el estudio “Mechanical integrity of photovoltaic panels under hailstorms: Mono vs. poly-crystalline comparison” (Integridad mecánica de paneles fotovoltaicos bajo granizo: comparación monocristalina versus policristalina), publicado en Heliyon. “Estos conocimientos podrían allanar el camino para futuras innovaciones en el diseño de módulos, con el fin de reducir los daños y garantizar la generación sostenida de energía en regiones propensas al granizo, avanzando así en la fiabilidad y el rendimiento a largo plazo de los sistemas fotovoltaicos”, concluyen.

El grupo de investigación estuvo formado por académicos de la Universidad de Ingeniería y Tecnología de Pakistán y la Universidad de Wah, la Escuela Superior de Ingeniería de Arabia Saudí y la Universidad Texas A&M de Qatar.