Evaluación y análisis de defectos en módulos solares fotovoltaicos

Resumen

El objetivo principal de esta tesis doctoral se focaliza en la identificación, medida y análisis de defectos en módulos fotovoltaicos de silicio monocristalino. Aunque algunos defectos simplemente tienen connotaciones estéticas, se ha comprobado que en ciertos casos pueden dar origen a fallos críticos. Por ello, su correcta evaluación y determinación tiene un impacto significativo a la hora de tomar decisiones en el mantenimiento de la planta, ya que pueden menoscabar la capacidad de producción de toda la instalación y, por ende, perjudicar notablemente su rentabilidad. En primer lugar, se realiza una revisión sistemática de los tipos de defectos que pueden afectar a módulos fotovoltaicos comerciales, centrando el estudio en la tecnología de silicio monocristalino, por ser la tecnología de módulos más extendida en la actualidad (al menos en instalaciones en España). Los principales defectos registrados en la literatura científica y técnica a este respecto son la baba de caracol, fracturas de célula, puntos calientes, burbujas y decoloración del encapsulante. Los resultados obtenidos en la revisión han permitido desarrollar un protocolo específico para la inspección de campos fotovoltaicos. Dicho protocolo se ha aplicado a una instalación de producción de 100 kW de potencia nominal ubicada en la provincia de León. Para organizar los datos recogidos, mantener un registro documental del estado de la planta y diseñar adecuados procedimientos de inspección y mantenimiento, se ha utilizado una aplicación específica en un sistema de información geográfico (SIG). De esta forma, se han podido registrar los defectos observados en la inspección a nivel de célula, así como registrar las medidas de parámetros eléctricos a nivel de módulo y acceder de forma eficaz a las imágenes y termografías de cada módulo tomadas durante la inspección. Tras la realización de tres campañas de medidas en años consecutivos en la planta de ensayo, se ha inferido que ciertos tipos de defectos, que habitual y únicamente se asocian con connotaciones estéticas del módulo, pueden afectar al rendimiento de esta y favorecer la aparición de fallos posteriores. Tal es el caso de las decoloraciones y la baba de caracol. Por otro lado, el seguimiento realizado de los parámetros eléctricos de los módulos demuestra que ciertos defectos pueden provocar un empeoramiento progresivo de las características de los módulos, conduciendo a un deterioro el rendimiento global de la planta. Sin embargo, los resultados obtenidos no son concluyentes en todos los casos. Las aportaciones realizadas por este trabajo en el ámbito del desarrollo de tecnologías solares fotovoltaicas y su mantenimiento permitirán el desarrollo de nuevas investigaciones con repercusión en el diseño, mantenimiento y gestión óptima de plantas solares fotovoltaicas.