La fotovoltaica será uno de los pilares del suministro de electricidad en las siguientes décadas. Nadie pone en duda su madurez tecnológica, ya que ha demostrado durante los últimos tiempos una gran fiabilidad y capacidad de generar grandes cantidades de energía de forma distribuida.

Como en todas las tecnologías, debe haber un proceso constante de mejora, tanto de rendimiento como de seguridad. Esto implica no solamente mejorar las tecnologías y la eficiencia del material, sino también la identificación de fallos y los remedios para eliminarlos o, si es imposible, reducir al máximo su impacto.

En esta entrega profundizaremos sobre un defecto que podemos encontrar en módulos fotovoltaicos debido a una deficiente calidad de los materiales y/o manipulación: la huella de caracol o snail track.

 

¿Qué es la huella de caracol?

Denominamos “huella de caracol” al fenómeno de la decoloración de las finas líneas de plata (gridlines) utilizadas en la recogida de los electrones. Se muestran como líneas irregulares, de color marrón oscuro, sobre las células.

 

frontal de una célula solar

Imagen  1: Célula monocristalina de silicio con huella de caracol (fuente: IEA)

 

Este defecto fue descubierto hace más de 10 años, cuando los primeros operadores de plantas reportaban este extraño fenómeno que afectaba a muchos módulos, pero no a todos. Este fenómeno, se puede detectar a simple vista y suele aparecer durante el primer año de operación del módulo, normalmente, entre tres meses y un año después de la instalación.

Las huellas de caracol no se generan de forma espontánea, sino que aparecen alrededor de una microfisura de la célula y en las zonas de bordes de esta. La huella de caracol en sí no afecta ni al rendimiento ni a la seguridad, no obstante, la microfisura de la célula subyacente sí es un defecto grave y hoy por hoy irreparable. Podemos decir que la huella de caracol no es la enfermedad, pero un síntoma. La enfermedad en este caso es la microfisura, origen de la huella.

 

Frontal panel solar

Imagen 2: Varias huellas de caracol sobre células policristalinasl (fuente: First Green)

 

¿Cómo se detecta una huella de caracol?

Podemos detectar la huella de caracol con una simple inspección visual del módulo, no se necesitan equipos de medida especiales. Sin embargo, para ver la microfisura subyacente sí se requiere una cámara especial que realizará imágenes electroluminiscentes para asegurarnos con certeza si las huellas de caracol son causadas por alguna microfisura.

 

dos imagen de célula fotovoltaicaImagen 3: Izquierda- Electroluminiscencia de una célula con microfisuras. Derecha – Imagen real de la misma célula donde se aprecian las huellas de caracol en las zonas de microfisuras.  (fuente: PV Tech)

 

¿Cómo se origina la huella de caracol?

Químicamente hablado, la huella de caracol es el resultado de una reacción de nanopartículas Ag2Co3 y otros agentes, como CO2 u oxígeno. Este proceso puede iniciarse con la entrada de humedad a través de la lámina trasera del módulo y se difunde a los bordes de las células y a través de las grietas de la microfisura, causando la oxidación de las líneas de plata.

 

imagen ampliada de célula solar

Imagen 4: Ampliación de una huella de caracol (fuente: PV Tech)

 

Al ser un indicador de una microfisura de una célula, ésta puede haber sido provocada por causas muy variadas. Puede deberse a una producción defeiciente, material defectuoso, o incluso durante el transporte y manipulación de los módulos.

 

¿Cómo afecta la huella del caracol al módulo?

Estudios han mostrado que las huellas de caracol aparecen poco tiempo después de la instalación del módulo, pero no se expanden a lo largo del tiempo. Así mismo, al afectar únicamente a las líneas de plata, no afectan las zonas eléctricamente activas de la célula, con lo cual no reducen el rendimiento. Es decir, si aparecen en los bordes de la célula y no hay una microfisura originaria, sólo se trata de un defecto estético. Sin embargo, si las huellas se ven alejadas del borde de la célula, podemos concluir que haya una microfisura y una pérdida de rendimiento y seguridad del módulo. De este modo, sería necesario realizar una inspección mediante electroluminiscencia con objeto de asegurar la existencia de micofisuras y por tanto la sustitución del módulo afectado.

 

¿Cómo evitar la huella de caracol?

El fabricante del módulo debe usar materiales de primera calidad y procesarlos adecuadamente para conseguir la perfecta estanquidad e impedir la entrada de humedad en el interior del módulo. Así mismo, deben realizarse controles de calidad internos que detecten células y módulos defectuosos. En un siguiente paso, el transporte, almacenamiento y  manipulación del módulo, deben hacerse con las máximas precauciones. Una vez instalados, los módulos son robustos y resistentes durante más de 25 añoss, pero en todos los procesos previos son productos delicados. Dejarlos caer, golpes o vibraciones fuertes originan microfisuras que pueden llegar a la inutilización del módulo e incluso de la misma planta.

Para prevenir este defecto, se recomienda:

  • – Comprar material de marcas conocidas y comprobadas, con procesos de fabricación certificados y transparentes,
  • – Asegurar un transporte a obra con las máximas precauciones. Deben ir correctamente paletizados y sin pesos encima, por mencionar dos condiciones básicos de transporte,
  • – Manejar el módulo con cuidado durante la instalación del material, además de seguir las instrucciones de montaje del fabricante,
  • – Revisar regularmente la planta. Además de monitorizar la planta permanentemente, conviene llevar a cabo al menos una vez al año una revisión visual y con equipos especiales de medida.

Todas las labores de prevención de riesgo merecen la pena efectuarlas. Los costes de la subsanación de defectos crecen exponencialmente según el momento de realizarla, es decir, cuanto más tarde se descubran estos fallos, más alto es el coste de repararlo. Como conclusión, podemos asegurar que cada céntimo invertido en calidad de material, instalación y revisiones, tendrá un beneficio económico asegurado.

 

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