Degradación inducida por potencial (DIP)

En otro post hablamos de la Degradación Inducida por Luz (LID). En este post vamos a tratar una degradación que también ocurre en los paneles.

La degradación inducida por potencial (DIP), o como se conoce en inglés Potencial Induced Degradation (PID) es un fenómeno no deseado que produce una merma de la producción y la degradación de las células del módulo fotovoltaico debido a corrientes parásitas que circulan a través de elementos del panel que no están preparados para ello.

Los paneles solares tienen un potencial negativo con respecto a tierra, y por lo tanto respecto a su estructura de aluminio (que generalmente está conectada a tierra). Esta diferencia de potencial provoca el movimiento de cargas a través del vidrio exterior, del encapsulamiento EVA, de la cubierta posterior y del marco de aluminio. Las células más suceptibles de sufrir la degradación inducida por potencial en un panel son las periféricas, y cuando hablamos de un “string” (serie formada por varios paneles conectados en serie), los paneles que mas pueden sufrir este fenómeno son los más próximos al lado negativo del “string”.

Factores que afectan a la Degradación Inducida por Potencial

Los factores que afectan a la degradación inducida por potencial son los siguientes:

Factores ambientales

Las elevadas temperaturas y el incremento de la humedad relativa del ambiente, contribuyen a incrementar el efecto DIP en la instalación fotovoltaica.

Características de las células

La calidad de las células es importante de cara a este fenómeno. Y es que la capa antireflectante que se añade a la célula durante el proceso de fabricación para reducir las pérdidas por reflexión tiene un papel fundamental. Al aumentar la conductividad de esta capa, la célula solar es menos susceptible al fenómeno DIP debido a:

• Reducción del campo eléctrico responsable de la deriva de Na + a través de la capa antireflectante.
• Neutralización de los iones de Na + que avanzan.

Características de los módulos fotovoltaicos

El cristal exterior y el material encapsulante son los elementos del panel que mayor influencia tienen en la degradación inducida por potencial (DIP).

Cristal exterior: La presencia de átomos de Sodio (Na) contribuye al aumento del efecto DIP, por ello los vidrios sódico-cálcicos son mas suceptibles de presentar este tipo de degradación que los cristales de cuarzo (que no tienen Sodio).

Encapsulante: El EVA (etileno-vinil-acetato) que es el material mas empleado como encapsulante, parece ser un elemento clave en la aparición de este fenómeno.

Tensión del sistema

La tendencia en instalaciones fotovoltaicas de elevada potencia, es aumentar la tensión DC de los “strings” para reducir las pérdidas y mejorar el rendimiento general. Actualmente, los fabricante de los diferentes equipos que forman la instalación certifican sus productos para 1000 Vdc y 1500 Vdc.

Los factores de la instalación que afectan a la aparición del DIP son:

• Conexión a tierra: la tipología que presentan los efectos mas negativos en la que conecta el polo negativo a tierra, aunque el resto no están exentas.
• La tensión DC: Al aumentar la tensión del “string” aumentan los efectos de DIP.

Es importante comprobar la tensión máxima del sistema que admite el módulo fotovoltaico que nos facilita la ficha técnica del fabricante.

¿Qué es la declaración PID Free (Libre de efecto DIP)?

La Comisión Electrotécnica Internaciona (CEI) establece en su norma IEC 62804 un test de prueba para la detección de la degradación inducida por potencial. En esta norma se establecen dos ensayos:

1. Damp heat stress test (prueba de estrés con calor húmedo):
   • Temperatura: 60 ºC y 85 ºC c 2 ºC
   • Humedad relativa: 85 % ± 3 %
   • Duración: 96 h
   • Tensión: La que se quiera testear, generalmente 1000 o 1500 Vdc.
2. Foil test:
   • Temperatura: 25 °C ± 1 °C
   • Humedad relativa: 60 %
   • Duración: 168 h
   • Tensión: La que se quiera testear, generalmente 1000 o 1500 Vdc.

Procedimiento de test

El procedimiento para realizar el test es el siguiente:

1. Conocer el estado de partida mediante la obtención de la curva I-V del panel, un estudio termográfico y una inspección visual.
2. Introducir los paneles en la cámara de prueba a las condiciones que marque el test y conectar la fuente de tensión.
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3. Una vez transcurrido el tiempo de la prueba, obtener nuevamente la curva I-V, realizar el estudio termográfico y la inspección visual.

Se considera que el test es “favorable” si la pérdida de potencia (MPP) del panel es inferior al 5%.

Ejemplo de test favorable

Ejemplo de test no favorable