Un equipo de científicos dirigido por la Academia China de las Ciencias ha desarrollado un modelo para predecir la vida útil de los módulos solares de heterounión.
El modelo tiene en cuenta factores como la temperatura, la humedad y la irradiación ultravioleta, y fue utilizado por el equipo de investigación para predecir la vida útil de los módulos fabricados con películas encapsulantes POE de corte ultravioleta.
Los científicos subrayaron que la degradación inducida por los rayos ultravioleta en los paneles de heterounión está «causada en gran medida por una disminución de la corriente de cortocircuito» y que puede «suprimirse eficazmente» utilizando encapsulantes fabricados con POE, ya que tiene propiedades de durabilidad.
El grupo probó su método en módulos de heterounión fabricados con una configuración de doble vidrio y 144 piezas de células de tamaño M2 cortadas por la mitad. Un conjunto de paneles se laminó con un encapsulante POE pasivo a los rayos ultravioleta (UVP) y el otro conjunto se laminó con un encapsulante POE de corte ultravioleta (UVC).
Las muestras se expusieron a pruebas de irradiación UV acelerada de 60 kWh a 300 kWh en las cámaras ultravioleta del Centro Nacional de Inspección de la Calidad de los Productos Fotovoltaicos Solares de China.
El modelado y las pruebas UV permitieron al equipo extraer algunas conclusiones iniciales. «En general, los módulos UVC tienen una vida útil más larga que los UVP, que puede prolongarse una media de unos 4,2 años en distintas regiones. Esta ventaja se atribuye principalmente al POE de corte UV, que bloquea el daño de los fotones UV a las células solares HJT», explican los académicos.
Como la temperatura y la humedad también afectan a la tasa de degradación del módulo y el grupo no quería basarse únicamente en los datos de UV, realizó pruebas posteriores de calor húmedo (DH) sólo con el material encapsulante UVC. Se fabricaron minimódulos con una célula HJT de tamaño M2 en una configuración de doble vidrio y laminados con películas UVC.
Se prepararon quince muestras de los minimódulos de una célula. Se dividieron en tres grupos para exponerlos a condiciones de calor húmedo de la siguiente manera: 85 ºC a 85% de humedad relativa, 55 ºC a 85% de humedad relativa y 25 ºC a 85% de humedad relativa.
A continuación, todos los minimódulos se sometieron a las condiciones de calor húmedo (DH) durante 500 h, y los parámetros de salida de corriente-voltaje se midieron cada 50 h en las condiciones de prueba estándar de la irradiación de 1.000 W/m2 a 25 ºC.
A continuación, el equipo utilizó el modelo para hacer predicciones de degradación de los módulos HJT en función de parámetros climáticos específicos de cinco lugares de China correspondientes a distintas zonas climáticas: Daqing, Hainan, Qinghai, Ningxia y Shanghai.
El análisis demostró que los sistemas ubicados en Daqing y Ningxia pueden alcanzar una vida útil de más de 30 años, ya que estos lugares tienen una irradiación UV más baja, de 48 kWh/m2, y una humedad relativa más baja, inferior al 55%.
«Evidentemente, la vida útil de los módulos HJT puede calcularse fácilmente cuando se introducen en el modelo Peck los datos de temperatura, humedad e irradiación de un lugar concreto», concluye el equipo.
Los detalles de la investigación aparecen en «Predicting the lifetime of HJT modules towards the outdoor real-world environment» (Predicción de la vida útil de los módulos HJT en el entorno exterior del mundo real), publicado recientemente en Solar Energy Materials and Solar Cells.
Los investigadores que participaron en el estudio pertenecían al Laboratorio Estatal Clave de Materiales para Circuitos Integrados de China, la Universidad de la Academia China de Ciencias, Tongwei Solar, el Instituto de Investigación de Energía Limpia de Huaneng y el Desarrollo Energético de Huaneng Gansu.
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