Los sistemas solares fotovoltaicos se han convertido en uno de los sistemas más prometedores por su bajo impacto ambiental. A pesar de la fiabilidad a largo plazo de los sistemas solares fotovoltaicos en condiciones de campo, con bajos índices de degradación y fallos, siguen siendo susceptibles a fallos como la corrosión y la delaminación. Entre los problemas comunes de fiabilidad, el efecto de degradación potencialmente inducida (PID) de los módulos fotovoltaicos puede provocar fallos catastróficos en condiciones de campo.
El efecto PID se define como la degradación de la potencia causada por la aplicación de alta tensión entre las células solares y el marco de los módulos fotovoltaicos. La composición de los módulos fotovoltaicos de silicio cristalino es la que se muestra en el siguiente diagrama.
El efecto PID no sólo conduce a la degradación de los módulos fotovoltaicos, sino que también provoca el fallo de los módulos solares de silicio cristalino, causando pérdidas irreversibles en aplicaciones prácticas de producción y teniendo un impacto significativo en la capacidad. Se ha demostrado que el efecto PID provoca una grave degradación de la potencia y problemas de apagado rápido en módulos y sistemas fotovoltaicos bifaciales.
Causas del efecto PID
Las causas del efecto PID son complejas e incluyen principalmente los siguientes factores:
1. El método de instalación a tierra de los bastidores de los módulos fotovoltaicos en las centrales solares da lugar a un alto potencial entre las células solares y el suelo.
2. Condiciones externas como la temperatura, la humedad, la tensión, la exposición a la luz y las condiciones de conexión a tierra en la superficie del vidrio.
3. Si el módulo tiene marco.
4. Diferentes niveles de movimiento de Na+ inducidos por la aplicación real de materiales como vidrio, películas de encapsulación, células solares y paneles posteriores en módulos fotovoltaicos.
La estabilidad de las películas de encapsulado de EVA está muy influenciada por factores medioambientales, especialmente los rayos ultravioleta, la radiación infrarroja y la humedad. Los modos de fallo inducidos por el envejecimiento de las películas de encapsulado de EVA pueden resumirse en tres tipos: decoloración, delaminación y corrosión. El envejecimiento de las películas de encapsulado de EVA puede provocar el desacoplamiento óptico debido a la decoloración (amarilleamiento, pardeamiento), lo que se traduce en pérdida de potencia, disminución de la adherencia, delaminación y corrosión de las piezas metálicas provocada por el ácido acético. El envejecimiento de las películas de encapsulado de EVA desencadena la reacción de desacetilación para generar ácido acético, como se muestra en el diagrama siguiente, reduciendo así el pH de la película y acelerando la corrosión de la superficie del componente; los iones ácidos producidos por el envejecimiento provocan la migración de iones Na+ en la capa de vidrio, induciendo así el efecto PID.
Reacción de desacetilación de EVA
Avances en la investigación sobre la modificación de las películas de encapsulado de EVA resistentes al PID
En respuesta al mecanismo del efecto PID inducido por la migración de Na+ en los módulos de silicio cristalino, la modificación resistente al PID de las películas de encapsulación de EVA implica principalmente dos aspectos: en primer lugar, inhibir el envejecimiento de EVA; en segundo lugar, reducir la tasa de migración interna de iones de las películas de encapsulación de EVA para evitar el efecto PID inducido por la migración de Na+.
En cuanto a la primera, se pueden desarrollar películas de encapsulación de EVA antienvejecimiento de alto rendimiento mediante su modificación. En cuanto al segundo, dado que las películas de encapsulación de EVA con alta resistividad volumétrica implican bajas tasas de migración de iones dentro de la película, se pueden mitigar fenómenos como las fugas debidas a un aislamiento deficiente aumentando la resistividad volumétrica.
COACE R2120 es un EVA de grado fotovoltaico injertado con silano que se utiliza en las películas fotovoltaicas de EVA para mejorar la adhesión tras el envejecimiento, especialmente para mejorar el índice de aprobación de las pruebas de envejecimiento PCT, reducir los residuos de monómero y mejorar el rendimiento de los productos encapsulados.
El COACE RM211A es un aminofuncionalizado aditivo resistente a los ácidos para películas fotovoltaicas de EVAcuyo objetivo es mejorar las características de resistencia al envejecimiento y a los ácidos de las películas de EVA en condiciones de alta temperatura y humedad.
COACE RM210A es un masterbatch inorgánico de tipo EVA resistente a los ácidos. Sus ventajas incluyen una baja cantidad de adición, alta eficiencia, fácil dispersión y un impacto mínimo en la transparencia.
El COACE RM208 es un masterbatch resistente a los ácidos de tipo orgánico, relativamente similar al de tipo inorgánico, que no afecta a la transparencia. No solo resiste al ácido, sino que también puede capturar cationes, lo que le confiere cierta resistencia contra la PID.
El COACE R2320 es un aditivo anti-PID epoxi-funcionalizado EVA.
Esquemas de combinación óptimos:
1- RM210A: 1% + R2320: 4%.
2- RM208: 2% + R2320: 3%.
