¿Como descubrir y evitar el “Efecto de polarización”?


polarizaciónPara conseguir el efecto fotovoltaico se precisan los fotones de la luz así como un campo eléctrico que separe los portadores de carga negativos de los positivos y evite su inmediata recombinación. Si ambos contactos se encuentran en el mismo lado de la célula solar, como ocurre en células de contacto posterior, es más difícil conseguir este campo eléctrico que en células convencionales. Cuando se producen tensiones más elevadas (>20 V) la superficie de la  célula puede cargarse eléctricamente. En  consecuencia aumenta la frecuencia de recombinación de los portadores de carga que a su vez lleva a una considerable reducción del coeficiente de rendimiento.
Este llamado efecto de polarización es reversible. En cuanto se retiran las cargas negativas en la lámina de EVA se “recupera” el coeficiente de rendimiento.

Soluciones:

  • Mediante el uso de inversores de separación galvánica y la toma a tierra del contacto positivo del generador.
  • Si el generador no tiene o no tuvo toma a tierra, puede restablecerse el estado o el coeficiente de rendimiento original de las células aplicando brevemente una alta tensión negativa a los módulos afectados. El procedimiento de regeneración a emplear debería consultarse con el fabricante de los módulos. Sin embargo cabe tener en cuenta que la regeneración de los módulos no impide que el fenómeno pueda volver a producirse. En este caso la toma a tierra positiva es imprescindible.

Se ha observado un deterioro de la capa de TCO (óxido conductor transparente) en algunos módulos de capa fina, tras un tiempo de funcionamiento relativamente corto. El deterioro de esta capa electroconductora del lado interior del vidrio de cobertura es irreparable y supone pérdidas importantes de potencia.

Causas
El Florida Solar Energy Center (FSEC) investiga las causas de la corrosión de TCO desde el año 2000.polarización1
Se ha visto que la corrosión afecta sobre todo a módulos de células de a-Si y CdTe fabricados en tecnología “superstrato”. En este método de fabricación se aplican las diversas capas del módulo comenzando por el vidrio de cobertura.
La corrosión se produce al reaccionar el sodio, contenido en un 15% en la capa del vidrio de cobertura, con la humedad. Aparecen fisuras, sobre todo en los bordes del módulo, que pueden llegar a afectar toda la estructura celular y dañar el módulo de forma permanente.

Solución:

  • Mediante el uso de inversores de separación galvánica y la toma a tierra del contacto negativo.
  • Una medida alternativa consiste en sellar los cantos de los módulos, con lo que se evita la entrada de humedad que supone uno componente importante para el proceso de corrosión.
  • También ayuda reducir las posibles corrientes de fuga, aumentando la distancia entre los módulos y estructuras con toma a tierra (por ejemplo los marcos de los módulos).

Donde se produce este efecto:

En los módulos de capa fina con células de CdTe o silicio amorfo a menudo disponen de un vidrio recubierto de TCO como sustrato para la conformación de las células.

Fuente: SMA

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