Puntos calientes en módulos fotovoltaicos

 

En la actualidad las células y módulos que componen un generador fotovoltaico, no son iguales ni trabajan en idénticas condiciones de trabajo, debido a la dispersión natural de parámetros propia de cualquier proceso de fabricación, así como las diferentes condiciones de operación que pueden producirse dentro del generador, ya sea por sombreados parciales del módulo o diferentes niveles de suciedad que provoquen menor radiación en alguna de las células del panel.

El problema anteriormente descrito, causa en el mejor de los casos generaciones de potencia inferiores a la nominal, causando perdidas por dispersión a causa del desacoplo en los módulos conectados en serie y paralelo, para subsanar este problema se pueden clasificar los módulos en diferentes categorías en función del valor de corriente Icc y construir después, cada una de las series o strings con módulos pertenecientes a una sola categoría.

Por otro lado, los problemas mas significativos se producen cuando por determinadas circunstancias, las células se convierten en cargas, elevando notablemente la temperatura y causando daños irreversibles en los materiales de encapsulado al superar temperaturas ente 85 y 100°C, pudiendo llegar a la ruptura térmica de la célula lo que se le conoce como punto caliente.  

Con la finalidad de entender mejor el funcionamiento de las células cuando se presenta un sombreado parcial, se muestra el siguiente esquema eléctrico equivalente a dos células fotovoltaicas en serie, una de ellas parcialmente sombreada, conectadas a una resistencia de valor 0.

Ilustración 1: Esquema eléctrico de 2 células fotovoltaicas conectadas en serie a una resistencia

Como se observa en la imagen, por la célula en sombra existe circulación de corriente positiva, pero con tensión negativa, por lo que absorbe una potencia igual a la que generan todas las células iluminadas.

La energía generada en las células iluminadas se disipa tanto en la resistencia como en la célula sombreada, haciendo que aumente su temperatura de operación, provocando eventualmente daños en la célula.

Ilustración 2: Termografía de un punto caliente en un módulo fotovoltaico

Uno de los métodos mas utilizados para poder subsanar este problema y evitar daños permanentes en las células, es utilizar diodos de paso o by-pass, conectados en paralelo con un grupo de células asociadas en serie, en sentido de la dirección de corriente positiva, con la finalidad de ofrecer un camino alternativo para que fluya la corriente en caso de tener una célula dañada o con sombra.

Actualmente los fabricantes dotan los módulos con tomas intermedias que permiten la instalación de diodos de paso, por lo que habitualmente se colocan 2 o 3 diodos de paso en los módulos compuestos por 72 células, con la finalidad de salvar la corriente generada por el modulo en caso de que una de sus células se vea afectada por sombreado, lo que a su vez limita la corriente que circula por dicha célula, previniendo un aumento desmedido de su temperatura.

En PROYENER contamos con el equipo para la detección de puntos calientes y cualquier anomalía dentro de las instalaciones fotovoltaicas, contáctenos para mayor información.