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¿Por qué se degradan los paneles fotovoltaicos?

2011-06-17

Este artículo fue sugerido por el incauto lector G.

Los paneles fotovoltaicos pierden prestaciones con el paso del tiempo. Veamos los motivos principales que ocasionan su envejecimiento.

Envejecimiento de origen térmico y termomecánico

Los cambios de temperatura provocan dilataciones y contracciones de los materiales. Estos incrementos en el volumen, si no estuvieran restringidos, no generarían problemas, pero la geometría y el uso de materiales diferentes (que se dilatan en diferente cuantía ante un mismo incremento en la temperatura) constriñen las deformaciones térmicas y originan tensiones que pueden provocar la aparición de pequeñas grietas que afectan a diferentes partes de las células y pueden dejarlas en circuito abierto y, por lo tanto, inoperativas, o puede agrietarse la cubierta transparente de los paneles, lo que se traduce en sombras y menos potencia utilizable. No es necesario que las tensiones sean muy intensas, ya que los esfuerzos aplicados de forma cíclica pueden hacer crecer grietas a partir de defectos microscópicos; este problema se llama fatiga.

Además de los esfuerzos térmicos descritos en el anterior párrafo, hay otro efecto relacionado con la temperatura que puede ser importante: la difusión. Las células fotovoltaicas son sólidas, pero eso no quiere decir que las partículas que las componen estén completamente privadas de movilidad. Las partículas pueden migrar —difundirse— de un sitio a otro muy lentamente. Esta difusión es más intensa conforme aumenta la temperatura y provoca cambios locales en la composición química que pueden hacer que ésta se aleje de la más adecuada para el correcto funcionamiento de la célula. Por ejemplo, las capas aislantes pueden empezar a conducir la electricidad de forma notable.

Si la temperatura aumenta mucho, algunos materiales pueden llegar a fundirse. Esto no es tanto un problema de envejecimiento como de muerte repentina.

Si la temperatura desciende mucho, algunos materiales pueden volverse frágiles y más vulnerables a ataques mecánicos.

Envejecimiento de origen químico

Los agentes corrosivos externos (por ejemplo, el agua) pueden atacar los materiales que componen la célula fotovoltaica y alterar su composición química de modo que ésta se aleja de la adecuada para el buen funcionamiento.

Envejecimiento debido a daños puramente mecánicos

Los ataques mecánicos macroscópicos (impactos y otras cargas intensas) pueden causar daños en los componentes de las células y en su cubierta transparente. Igual que sucedía con las tensiones de origen térmico, las grietas pueden dejar circuitos eléctricos abiertos hasta el punto de impedir la tranmisión de potencia en una célula. Incluso si las cargas son poco intensas, si éstas se dan de forma cíclica durante mucho tiempo, pueden provocar daños por fatiga.

Problemas reversibles

Los anteriores problemas eran esencialmente irreversibles. Hay un problema importante que es, en las condiciones adecuadas, fácilmente reversible: la acumulación de polvo que bloquea el paso de la luz. Esto no es un proceso de envejecimiento en sí, pero es algo muy parecido cuando no es posible retirar el polvo. Tal es el caso de los rovers, vehículos terrestres de exploración enviados a otros mundos, cuyos paneles solares son imposibles de limpiar desde la Tierra y que, por lo tanto, se vuelven ineficaces conforme pasa el tiempo y el polvo se acumula.

Categorías: Electricidad

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