Problematiche legate ai moduli fotovoltaici

Abbiamo già parlato delle problematiche dei moduli nel nostro articolo del 29 Marzo 2018.  Nel corso del nostro ultimo convegno del 28 Giugno scorso con l’ordine degli Ingegneri di Ascoli Piceno abbiamo affrontato il tema in modo più approfondito esaminando anche i possibili rimedi. Grazie al contributo del nostro partner Alessandro Soragna di Hanwha Qcells e all’ esperienza maturata in campo alla nostra azienda.

PID

Si tratta di un fenomeno attraverso il quale la cella si polarizza e accumula cariche superficiali, che attraverso il cattivo isolamento tendono a fluire verso terra anziché ai poli.


Cause:

  • cattiva manifattura del frame;
  • distacco delle giunzioni e busbar;
  • sistema dimensionato con tensioni troppo alte

Si manifesta attraverso perdita di potenza fino a 70% e perdita di potenza/errore RISO verso terra durante le giornate particolarmente umide o piovose.

Come risolvere il problema?

  • Verificare dimensionamento inverter ed eventualmente sostituirlo.
  • Dispositivi anti PID a polarizzazione inversa notturna.
  • Verifica dispersioni verso terra e di conseguenza verificare integrità dei moduli.
  • Verificare inclinazione che sia sempre superiore a 5°.
  • Functional grounding del polo negativo per ripristinare la passivazione

LID

Boro (B) e Ossigeno (O) presenti durante il ciclo produttivo possono attivare un legame B-O anche dopo l’installazione. Ciò reduce la ricombinazione de gli elettroni che causa una diminuzione di potenza. Questo
fenomeno è denominato LID (Light Induced Degradation).

Quali le soluzioni?

ANTI-LID technology
Light Induced Degradation e’ il nome del fenomeno che rischia di compromettere seriamente la producibilità dei moduli monocristallini realizzati sino ad oggi, in misura maggiore quelli realizzati con tecnologia PERC.


Il fenomeno LID deriva dalla complessa struttura del silicio monocristallino e dalla concentrazione di ossigeno in esso presente. In relazione all’andamento delle temperature (in particolare durante i primi mesi caldi) di funzionamento il fenomeno puo’ comportare una perdita di producibilita’ anche dell’8%.
La tecnologia brevettata ANTI-LID con de attivazione del boro durante la fusion del wafer eliminando l’ossigeno consente perciò oggi di ridurre la perdita dovuta a LID al massimo al 2% rimanendo nei termini standard di garanzia.

Le celle di tipo n sono costruite partendo dal concetto inverso, con il lato a carica negativa come base della cella solare. Quando i lingotti vengono prodotti tendono ad avere grosse concentrazioni di ossigeno dissolto derivanti dal quarzo del nocciolo, dov’era fuso il silicio. In presenza di silicio drogato con boro, l’ossigeno forma un’area di ricombinazione, conosciuta come difetto dovuto alla combinazione di boro ossigeno, che ne danneggia l’efficienza. Usando celle di tipo n drogate con il fosforo, questo difetto sparisce.

Bave di lumaca e micro crack

E’ una micro frattura della cella che, nel caso migliore provoca un surriscaldamento localizzato della cella con distacco dell’EVA e formazione di una bolla, l’aria che si insinua sulla bolla porta all’ossidazione del finger senza intaccare la cella. Nel caso peggiore il surriscaldamento localizzato è talmente alto che nel tempo porta alla perforazione del back sheet con perdita d’isolamento e degrado prestazionale del modulo.


Come risolverlo?
Se si riscontra riduzione di potenza sarà necessario sostituire il modulo e verificare configurazione dell’ impianto per prevenire il ripresentarsi del problema.
Se non si riscontra nessuna riduzione di potenza si consiglia di verificare la stringatura e tenere monitorato l’impianto.
In presenza di disegno «a ragnatela» il problema è più serio e probabilmente dovuto anche a stress meccanici quindi verificare i camminatoi e possibili cause.

Hot spot

Il fenomeno si verifica quando una cella fotovoltaica è oscurata parzialmente a causa di ombreggiamento oppure sporcizia localizzata. In tal caso la corrente di uscita si riduce in proporzione alla quantità di superficie oscurata: se una cella fotovoltaica che genera normalmente 10A viene oscurata a metà, la sua corrente di uscita si riduce a 5A.


La cella ombreggiata smette di funzionare, mentre le altre celle che compongono il pannello fotovoltaico, non essendo ombreggiate, producono corrente e tensione che polarizzano inversamente la cella ombreggiata. Quest’ultima diventa un carico elettrico a tutti gli effetti, e la corrente che la attraversa produce un aumento di temperatura che è proporzionale alla percentuale di superficie della cella che è oscurata surriscaldandola per effetto Joule di circa 40 gradi in più rispetto alle celle circostanti.

SiN-Pin defects o SINX

Le celle vengono rivestite di uno strato antiriflesso tipicamente costituito da nitruro di silicio di circa 1 micron. Durante il processo di deposizione potrebbe accadere che nella periferia della cella non venga depositato in maniera uniforme.


Se il difetto risulta evidente durante il processo e le misure di shunt non sono corrette, la cella viene scartata e rimandata in lavorazione. Qualora lo si riscontrasse in campo non lo si deve reputare un problema, la produzione non verrà compromessa e il modulo funzionerà correttamente.

Delaminazione

Per delaminazione del modulo fotovoltaico si intende il distacco, anche parziale, dell’incapsulante dal vetro o dal back sheet. Un modulo fotovoltaico ha una struttura multi-strato che viene sigillata insieme con un materiale incapsulante spesso basato su EVA (etilvinilacetato). Un macchinario chiamato laminatore fonde  gli strati di EVA creando così un corpo unico.
Il laminatore effettua il suo ciclo di lavoro in meno di 20 minuti con una temperatura controllata attorno ai 140 gradi e con un livello di vuoto molto spinto. Il processo sottovuoto è molto importante per eliminare ogni traccia di aria all’ interno del modulo e per poter garantire un prodotto finito al altissima qualità.
Durante il delicato processo di laminazione, l’EVA passa da uno stato solido ad uno liquido per poi stabilizzarsi in un gel a fine ciclo.
E’ la percentuale di questo gel che determina il fatto che i vari strati rimarranno sigillati insieme per i 25 anni di rendimento garantito dal produttore.

La causa è da individuare nella cattiva produzione del modulo fotovoltaico oppure stress termici troppo elevati. L’unica soluzione è rappresentata dalla sostituzione.

Disassemblaggio del telaio

Il cedimento del telaio è dovuto principalmente a 3 cause:

  1. cattiva manifattura del modulo, assemblaggio tramite biadesivi tradizionali oppure ad incastro non sufficiente;
  2. errato dimensionamento della struttura fotovoltaica che stressa oltremodo il telaio;
  3. inclinazione insufficiente o troppo elevata per il carico vento e neve della zona.

Si interverrà verificando la configurazione della struttura prima di sostituire il modulo fotovoltaico.

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