Energetica 196 mayo 2020

SOLAR FOTOVOLTAICA Enemigos de la fotovoltaica, el efecto LID Desde el equipo de Amara-e continuamos ampliando nuestra serie de artículos sobre calidad, ‘Enemigos de la Fotovoltaica’. Esta vez queremos hablaros sobre un fenómeno conocido y estudiado desde los años setenta, el efecto LID (Light Induced Degradation o Degradación Inducida por la Luz). Este consiste en una degradación de los módulos fotovoltaicos debido a reacciones químicas en la célula de silicio por la presencia de impurezas que se encuentran en los materiales utilizados y su método de procesamiento durante la fabricación. AMARA-E E l efecto LID consiste en una pérdida de potencia y, por tanto de eficien- cia, que se produce en los módulos de silicio. La merma se crea durante los primeros meses de exposición a la irra- diación solar y, hasta el día de hoy, no se ha descubierto cómo evitar totalmente su aparición. Esta degradación puede llegar a provocar pérdidas de hasta un 10 % de su potencia inicial. ¿Por qué se produce? Se produce principalmente por la reacción del boro frente a otros elementos químicos presentes en la célula, como pueden ser el oxígeno, el hierro o el cobre. Podríamos pensar que eliminando o disminuyendo el boro de las células se solucionaría el pro- blema, pero esto provocaría una reducción de la eficiencia del módulo. Por tanto, a la hora de fabricar la célula fotovoltaica, se debe equilibrar de manera óptima la can- tidad de boro, ya que es un dopante del silicio imprescindible para la generación de electricidad. La acción de ‘dopar una célula’ con boro consiste en enriquecer el silicio con este elemento, lo que le confiere la capacidad de transportar electrones. Si nos centramos en cómo le afecta el oxígeno, por ejemplo, podemos observar que reacciona formando una estructura estable que llamamos “complejo boro-oxí- geno”. Al producirse esta unión, el boro pierde el espacio necesario para permitir el flujo de electrones dentro de la célula (lla- mado ‘hueco’), lo que se traducen en una disminución en el rendimiento. Por tanto, la incidencia de este efecto va a estar de- terminada por la calidad de la materia pri- ma que posea la oblea de silicio. Aunque se han realizado grandes avan- ces en este sentido, el efecto LID continúa siendo una prioridad que tratar en el desa- rrollo de módulos. La industria fotovoltaica continúa investigando este fenómeno y realizando grandes esfuerzos para eliminar o limitar los defectos provocados por LID. ¿Cómo se detecta LID? No es un problema que podamos detectar a simple vista. El primer síntoma del fenó- meno LID al que debemos prestar atención es una bajada de rendimiento de los pane- les. En el caso de detectar algún cambio en la producción, tendríamos que utilizar equipos especializados de electroluminis- cencia para poder medir el daño. La electroluminiscencia es una ‘radiogra- fía del módulo’ que hace visibles defectos que se escapan de la inspección visual. Du- rante este proceso, se inyecta la corriente máxima (Isc) al módulo, lo que hace que emita radiación a una frecuencia única- mente visible con filtros y cámaras espe- ciales. En las mediciones que tomemos, podremos apreciar zonas blancas, grises y negras lo que indica el daño que ha su- frido. Las zonas con colores más oscuros serán las que no tengan actividad eléctrica y por tanto las que disminuirán el rendi- miento del panel. ¿Cómo evitar los efectos del LID? Después de años de desarrollo e investiga- ción para evitar la aparición de este fenó- meno, algunos fabricantes han conseguido que las pérdidas por LID se reduzcan a me- nos de 2%. Todo ello a través de técnicas como: • Aplicar altas temperaturas. • Inyectar altas corrientes. • Aplicar tecnologías avanzadas de láser o LED. Otra técnica que obtiene grandes resulta- dos es la eliminación del oxígeno dentro de la célula. El inconveniente es que actual- mente la tecnología necesaria para llevar- lo a cabo requiere costes extremadamente altos, lo que se traduce en precios poco competitivos. Una solución adaptada por algún fabricante es la sustitución de boro por galio. ¿Se produce por igual en todos los módulos? Si bien este efecto es algo que sucede en todos los módulos, afecta especialmente a los del tipo ‘p-type’ monocristalino. Esto se debe a que, durante el proceso de fabri- cación, el oxígeno no puede ser eliminado completamente. Una medida que evita casi totalmente la aparición de LID es el uso de células ‘n-ty- pe’. La arquitectura de estas células imposi- bilita la combinación de boro y oxígeno en la capa ancha de la célula (‘bulk layer’). El efecto LID continúa siendo una prioridad que tratar en el desarrollo de módulos. La industria fotovoltaica continúa investigando este fenómeno y realizando grandes esfuerzos para eliminar o limitar los defectos provocados por LID 36 energética XXI · 196 · MAY 20