Un grupo de investigadores dirigido por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de España ha evaluado el rendimiento de 23 módulos solares de silicio cristalino parcialmente reparados en una planta fotovoltaica de 12 años de antigüedad en España y ha descubierto que estos paneles pueden funcionar con pérdidas mínimas.
“Esta investigación emplea un enfoque global estandarizado”, explicaron los científicos. “Integra inspección visual, pruebas eléctricas, imágenes de electroluminiscencia y técnicas de imagen térmica para evaluar a fondo el estado funcional de estos módulos y definir la naturaleza y el alcance de los defectos que persisten tras la reparación”.
La prueba se realizó siguiendo la norma IEC 61215 en 18 paneles monocristalinos y 5 policristalinos. Los productos monocristalinos procedían de dos fabricantes diferentes. Todos los paneles tenían una configuración de lámina posterior-vidrio y su peso oscilaba entre 21 kg y 25 kg. El grupo también aplicó las normas de ensayo de calidad de módulos MQT 03 y MQT 15.
Los fallos de los módulos se identificaron de acuerdo con la siguiente clasificación: babas de caracol; EVA marrón y célula rota; célula quemada; delaminación y corrosión como consecuencia de la degradación del EVA; formación de burbujas, grietas y quemaduras en la lámina posterior. “Esta categorización delinea la progresión de la pérdida de potencia desde el nivel inicial hasta un punto específico de la vida útil operativa de un módulo fotovoltaico”, especificaron los académicos.
Mediante las inspecciones visuales, el equipo descubrió que los módulos mostraban una degradación óptica debida a la delaminación y decoloración del encapsulante. Además, también comprobó que los 23 módulos fotovoltaicos evaluados superaban la prueba de aislamiento en seco, mientras que solo uno superaba la prueba de corriente de fuga en húmedo.
“Todos los módulos analizados presentan soldaduras expuestas en la lámina posterior, debido a la reparación por interrupción de la barra colectora”, subrayaron los investigadores. “Esta condición no es un fallo debido a la degradación del módulo en sí, sino más bien el resultado de la reparación parcial posterior, que provocó el fallo del aislamiento, haciendo imposible el aislamiento eléctrico. Para arreglar el aislamiento de estos módulos, es necesario continuar con la reparación de la lámina posterior, sellando las juntas de soldadura expuestas y volviendo a probar los módulos para determinar la corriente de fuga húmeda.”
Las mediciones de la curva I-V mostraron que los módulos no sufrían anomalías, aunque se detectó una reducción de potencia, mientras que las imágenes de electroluminiscencia (EL) demostraron que alrededor del 73% de los paneles presentaban microfisuras y zonas más oscuras en la periferia de las células solares.
Cuando utilizaron imágenes de termografía infrarroja, los investigadores descubrieron que se detectaban “puntos calientes fuertes” en el 4,35% de los paneles analizados, mientras que se identificaban “puntos calientes ligeros” en el 74% de los módulos. “En este último grupo, descubrimos que el 47 % presentaba altas temperaturas en las cajas de conexiones, atribuibles a la activación del diodo y a la posterior disipación de energía”, añadieron.
En conjunto, el análisis demostró que el defecto más común en los módulos reparados es la degradación inducida por la humedad (MID), seguida de celdas agrietadas y zonas desconectadas en las celdas.
“Sin embargo, a pesar de la presencia de defectos, alrededor del 87 % de estos módulos presentan una reducción de potencia inferior al 20 %”, afirmaron los científicos. “Este significativo hallazgo sugiere que los módulos reparados cumplen satisfactoriamente los criterios de garantía del fabricante, lo que indica su potencial de reutilización”.
No obstante, el grupo también advirtió de que urge definir un protocolo para evaluar las características de un panel reparado “viable”. “Además, es necesario aumentar la concienciación sobre las normas internacionales y la certificación Cradle-to-Cradle, ya que esto tiene el potencial de estimular la demanda del mercado de módulos de segunda mano con mejores atributos de sostenibilidad y circularidad”, concluyó.
Sus conclusiones están disponibles en el documento “Enhancing Photovoltaic Module Sustainability: Defect Analysis on Partially Repaired Modules from Spanish PV Plants”, publicado en Journal of Cleaner Production.
Otro equipo de investigación del CIEMAT ha desarrollado recientemente un conjunto de técnicas para reparar interrupciones en las barras colectoras de los paneles fotovoltaicos sin recurrir a costosas imágenes de electroluminiscencia.
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