¿Por qué es importante la prueba EL del módulo solar?

1. ¿Qué es la prueba de electroluminiscencia (el)?
cuando la corriente pasa a través de las células solares fotovoltaicas, se produce una emisión de luz. este fenómeno se llama electroluminiscencia(el). las pruebas de módulos que utilizan este fenómeno pueden detectar defectos ocultos en la estructura de las células fotovoltaicas. este método hace que la distribución de corriente visible en el módulo solar fotovoltaico y ayuda a detectar defectos.

con la ayuda de una prueba EL,, un fabricante fotovoltaico puede evaluar la calidad estructural de las células fotovoltaicas o cualquier otro defecto generado durante el manejo.

Los defectos que se pueden encontrar en EL son los siguientes:

• microfisuras
• grietas celulares
• defectos de soldadura
• defectos pid
• falla de diodo
• célula muerta
• rasguños en la contraportada
• defectos de la oblea

2. defectos e impacto de los defectos en un módulo identificado por imagen EL
a continuación se proporciona una breve descripción de los defectos EL importantes que pueden conducir a fallas en el rendimiento

a) microfisuras
las microfisuras pueden crear una separación eléctrica, que da como resultado una parte de la celda inactiva. es difícil determinar la pérdida de potencia causada por las microfisuras. puede tener un efecto variable o nulo. las microfisuras en las obleas de silicio son fisuras diminutas que aparecen como resultado de daños durante la fabricación, envío, instalación, u operación.

como prevenir las microfisuras
para prevenir las microfisuras solares, se deben abordar tres áreas, a saber, la fabricación, el transporte, y el medioambiente. Un fabricante de paneles solares debe reconocer esta área preventiva.

El proveedor debe tener lo siguiente:

• una cadena de suministro bien definida
• un procedimiento de prueba que asegura que cada módulo reciba la prueba EL
• una sólida reputación

¿Cómo se producen las microfisuras?
una de las principales causas de las microfisuras son los defectos de fabricación.; sin embargo,, también existen algunas causas ambientales naturales que provocan microfisuras,, como:

• Ciclo térmico (variación de temperatura entre la noche y el día)
• humedad y heladas
• cargas de presión cíclicas (o dinámicas) y carga de viento
• fuerte nevada
• Viva

Las microfisuras también pueden ocurrir durante la instalación, debido a una variedad de razones, como:

• pisar módulos o apoyar otros equipos sobre módulos
• chocar o dejar caer los módulos a medida que se levantan sobre el techo
• instalación en una superficie no plana, que puede provocar la torsión del marco de montaje y ejercer presión sobre el módulo

figura 1: módulo de muestra con múltiples microfisuras

b) ¿Qué son las grietas celulares?
las grietas en las celdas provocan el aislamiento de la región de las celdas. las grietas en las celdas parecen ser más severas, ya que la corriente no pasa a través de esta área, y pueden causar puntos calientes o disipaciones térmicas. cuando la corriente pasa a través de estos hotspots, calienta el panel fotovoltaico y comienza a dañar el panel. por lo tanto, es necesario identificar estos hotspots antes de que dañen completamente el panel.

figura 2: módulo de muestra con grieta celular

c) defectos de soldadura
cuando la temperatura durante el proceso de soldadura no es lo suficientemente alta, ocurre la soldadura en frío. la soldadura en frío interfiere con la conexión entre la cinta de la celda y la pestaña de la celda, impidiendo que fluya la electricidad y provocando una pérdida de potencia producción.

debido a su importancia,, los fabricantes de módulos solares suelen realizar pruebas EL dos veces durante el proceso de fabricación.

si no se controla,, la soldadura en frío puede convertirse en puntos calientes,, lo que reduce la potencia del módulo y provoca un riesgo de incendio.

figura 3: módulo de muestra con defectos de soldadura

d) falla del diodo de derivación
cuando un diodo de derivación falla durante el funcionamiento de un módulo,, una de las tres cadenas de celdas normalmente está apagada., el resultado es una reducción de un tercio en la producción. dentro de la curva de rendimiento de una cadena, con buenas condiciones de radiación, es frecuente encontrar una caída en el rendimiento de esta magnitud y en numerosos módulos. la interfaz esencial para conducir la electricidad al exterior es una caja de conexiones en la parte posterior de un panel solar.

figura 4: módulo de muestra con fallo de diodo

los diodos de derivación dentro del gabinete de la caja de conexiones pueden cortocircuitarse y quemarse si el agua o el polvo penetran en el gabinete.

un diodo o conector de derivación quemado puede hacer que el panel se convierta en un circuito abierto, evitando que la energía se transfiera. la falla del diodo de derivación se puede detectar con la ayuda de EL. estos módulos deben reemplazarse de inmediato para evitar la unión -quema de caja o pérdida de rendimiento energético en la planta.

e) degradación potencial inducida (pid)
Los paneles solares generalmente se conectan en series largas para generar un alto voltaje del sistema, que a menudo supera los 1000 V, que se utiliza para alimentar inversores solares.

figura 5: módulo de ejemplo con pid

la gran diferencia de voltaje entre los marcos conectados a tierra y las celdas solares puede ser demasiado para que las celdas solares de baja calidad las manejen,, lo que hace que fallen., estos defectos se pueden identificar con la ayuda de imágenes EL.

f) células muertas
las celdas muertas ocurren cuando una celda en particular deja de conducir corriente. las celdas muertas pueden ser causadas por estrés mecánico, que puede haber causado previamente una grieta en esa área.

figura 6: módulo de muestra con celda muerta

3. ¿Cuándo se debe inspeccionar un módulo para detectar el?
ahora, cuando alguien es consciente de los defectos, es importante saber cuándo se inspeccionará un módulo para detectar el .

a) durante la producción, para verificar la calidad de las celdas y el módulo, y reemplazarlos cuando sea necesario

¿Por qué esto es importante?

• esto ayudará a los fabricantes a identificar defectos en la primera etapa y evitar pérdidas futuras debido al rechazo de lotes o reclamos de garantía.
• beneficios para el fabricante: evitar el rechazo del suministro por lotes

b) inspección de terceros por EL portátil antes del envío.
esto evitará el envío de módulos de mala calidad y rechazará lotes antes de que lleguen al campo.

¿Por qué esto es importante?

• esto dará confianza a los propietarios de los activos de que los módulos suministrados son de buena calidad y se pueden evitar futuros problemas de sustitución de módulos debido a defectos de fabricación.
• beneficios para los propietarios de activos: evitar el rechazo de lotes o módulos

c) Prueba EL previa a la instalación:
para verificar los daños de transporte y envío. como sabemos, el transporte en las carreteras indias puede ser una verdadera montaña rusa. ya que los módulos solares están hechos de celdas que son de hasta 100-500 µm, si los módulos no son manipulados correctamente durante el transporte o los módulos no se transportan correctamente esto puede causar microfisuras o grietas. también es posible que el camión de transporte se encuentre con un accidente en el camino del transporte, en esta condición existe un alto riesgo de módulos rotos y dañados.

¿Por qué esto es importante?

• reclamar el seguro de transporte y reemplazar los módulos dañados.

d) después de la prueba EL de instalación:
el manejo en el sitio puede causar fallas en los módulos durante la instalación. si los módulos no se manejan correctamente mientras se fijan o transportan dentro de los sitios, esto puede causar microfisuras o daños en el marco del módulo. los módulos también pueden caerse accidentalmente mientras se mueven dentro del sitio . estos pueden causar grietas o microfisuras o incluso la rotura de los módulos. estos defectos se pueden identificar a partir de el.

¿Por qué esto es importante?

• El contratista de epc puede ser considerado responsable de los daños y los módulos pueden ser reemplazados.

e) para reclamar un seguro contra calamidades naturales como tormentas de granizo, ciclones, fuertes lluvias, inundaciones, etc.. el costo de las pruebas EL de campo está cubierto por el seguro, y le permite protegerse contra pérdidas futuras como resultado de esta incidencia. mientras espera que ocurra la pérdida de energía o los puntos calientes causados por microfisuras en los módulos,, los módulos con microfisuras serán reemplazados o el dinero se mantendrá en custodia.

lo más importante, sin datos de prueba EL, sería imposible reclamar módulos fotovoltaicos microfisurados más tarde cuando la pérdida de energía o los parches calientes se hacen evidentes. la ventana de oportunidad para los propietarios de activos que esperan unos años después del incidente ocurrido cierra: las pólizas de seguro especifican un plazo específico para informar daños causados por eventos de fuerza mayor.

f) antes de comprar un activo, antes de firmar un contrato de operación y mantenimiento, y para los prestamistas antes del desembolso

• antes de comprar un activo, es importante conocer el rendimiento de la planta., un EL puede ayudar a identificar los defectos y proteger a los nuevos propietarios de posibles pérdidas de ingresos.
• un contratista de O&M siempre puede mitigar los riesgos conociendo la salud de la planta y del módulo y pujando por un PR adecuado, para evitar la pérdida de rendimiento LD, debido a un factor que no está bajo su control,.
• para los prestamistas, es importante conocer el estado del módulo antes de invertir., por lo tanto, una imagen EL del módulo puede predecir la calidad actual de los módulos en el sitio.

4. impacto de los defectos si no se detectan?
se sabe que la potencia del panel solar disminuye con el aumento de la temperatura. la grieta en un módulo provocó la disipación de potencia en el área de la celda inactiva, ya que limita el paso de corriente a través del área inactiva provocando así una mayor temperatura en el área afectada. en el clima de la India, donde la temperatura del módulo varía de 35 a 45 grados centígrados en promedio, una temperatura más alta en un área inactiva provocará una reducción adicional en la producción.

considere el siguiente escenario posible de una planta de 100MW con 350 wp con 285714 paneles en el campo.

• escenario A: la degradación del panel del 5 % es del 1.18 % en lugar del 0.7 % debido al área inactiva en las celdas (celda muerta)
• escenario B: la degradación del panel del 10 % es del 0.9 % en lugar del 0.7 % debido a grietas o áreas inactivas debido a defectos de soldadura.
• escenario C: el 10 % de los paneles se ven afectados por PID con aproximadamente un 5 % de degradación en lugar del 0.7 %
• en el escenario anterior,, una planta de 100 MW producirá solo 99.51 MW si no se detectan algunos defectos EL.
• habría una pérdida de 8.48 lakhs de pérdida de unidad en un año que puede costar alrededor de rs 40 lakhs de pérdida por año.
• si se detectan los defectos anteriores,, se puede reclamar la garantía, en función de los defectos, y considerar los defectos en el cálculo del rendimiento energético para minimizar la pérdida de garantía PR.
• si no se identifican los defectos, esto puede causar más daños a los paneles y la pérdida puede aumentar cada año.

5. Conclusión
en este trabajo, los tipos de defectos en un modulo solar , se discutió el requisito de la prueba EL, y el impacto de la prueba EL si no se realiza. se describió que las grietas, las microgrietas, las células muertas pueden causar puntos calientes en un módulo que puede degradar aún más el módulo y puede limitar el envejecimiento prematuro de las plantas solares. este documento describió cuál es la ganancia potencial de realizar una prueba EL en diferentes etapas del ciclo de vida del módulo y se proporcionó una breve descripción con todas las perspectivas . se discutió el impacto en la pérdida de energía debido a fallas EL no detectadas .