Notizia

Jun 17, 2023

Analisi del degrado prestazionale dei moduli fotovoltaici

L’energia solare è una fonte di energia pulita ed ecologica. Può anche aiutare a ridurre l’impronta di carbonio globale e mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici. A causa del positivo

L’energia solare è una fonte di energia pulita ed ecologica. Può anche aiutare a ridurre l’impronta di carbonio globale e mitigare gli impatti dei cambiamenti climatici. A causa degli aspetti positivi dell’energia solare, la sua domanda sta crescendo in modo esponenziale.

I moduli fotovoltaici (PV) sono senza dubbio il componente più significativo di un sistema di energia solare. I moduli fotovoltaici di varie tecnologie sono ora accessibili sul mercato, grazie ai progressi tecnologici. Il silicio policristallino (poli-Si), il silicio monocristallino (mono-Si), il film sottile e il mono-PERC (emettitore passivato e contatto posteriore) sono alcuni dei moduli più spesso utilizzati. Tuttavia, vengono condotte continue operazioni di ricerca e sviluppo (R&S) per migliorare l'efficienza di varie tecnologie, come mono-PERT (emettitore passivato posteriore totalmente diffuso), eterogiunzione (HJT), punto quantico, perovskite e altro.

Per mantenere un asset funzionante al suo costo energetico livellato ottimale (LCOE) e per ottenere da esso il massimo ritorno sull'investimento (ROI), la salute di un modulo fotovoltaico e il suo controllo regolare a intervalli definiti sono della massima importanza. Dovrebbe essere chiaro che i moduli fotovoltaici sono molto delicati e quindi vulnerabili ai difetti. Anche una crepa di pochi millimetri in un modulo fotovoltaico può causare un drastico calo della potenza erogata in un arco di tempo.

Questo articolo copre in modo esauriente l'analisi del degrado dei moduli fotovoltaici. Si occupa dei fattori che influenzano il degrado delle prestazioni dei moduli fotovoltaici, che include fattori inerenti e di origine antropica.

L'articolo è rivolto ai proprietari di impianti solari e agli esperti del settore nel settore solare. Spiega cosa fare e cosa non fare per la gestione dei moduli fotovoltaici, sia durante l'installazione, il funzionamento o la manutenzione di un impianto solare. Aderendo ad alcune pratiche di base, come spiegato nell'articolo, i difetti di un modulo fotovoltaico possono essere ridotti al minimo e, di conseguenza, le prestazioni dei moduli fotovoltaici possono essere migliorate.

Infine, è stato raccomandato di eseguire alcuni test diagnostici sui moduli solari fotovoltaici insieme agli standard applicabili della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC). Questi test diagnostici aiutano a comprendere le condizioni dei moduli fotovoltaici e a individuare tempestivamente eventuali degradi/difetti improvvisi. I risultati di questo articolo si basano sull’esperienza di test di Mahindra Teqo su oltre 7 GW di impianti solari, diffusi in tutta l’India (vedi barra laterale) e all’estero.

Al 30 giugno 2023, la capacità solare installata in India era di 70.096,83 MW, che costituisce circa il 16,1% della capacità di generazione totale installata in India, che comprende sia centrali elettriche a combustibili fossili che non fossili (Tabella 1).

Mentre l’India sta portando avanti con forza la visione di “ambiente verde ed energia pulita”, la Central Electricity Authority (CEA) ha dichiarato che la produzione da fonti energetiche rinnovabili potrebbe aumentare al 44% già nel 2029. La CEA ha anche stimato che entro il 2029 o Entro il 2030, la capacità solare dell’India potrebbe superare la capacità di generazione termica del paese.

Si prevede che un tipico modulo fotovoltaico si degradi dal 2% al 3% nel suo primo anno di funzionamento e dallo 0,5% allo 0,7% dal secondo anno di funzionamento in poi. Un degrado maggiore nel primo anno di funzionamento è dovuto al degrado indotto dalla luce (LID).

La causa principale del LID è la presenza di un complesso boro-ossigeno difettoso nel wafer utilizzato durante la produzione delle celle fotovoltaiche. Colpisce i wafer di silicio prodotti attraverso il processo Czochralski. Dopo alcune ore di funzionamento del modulo fotovoltaico alla luce del sole, si verifica la stabilizzazione della potenza e, quindi, si osserva un tasso di degrado inferiore garantito a partire dal secondo anno di funzionamento.

La maggior parte dei produttori di moduli fornisce una garanzia lineare sulle prestazioni per 25 anni di funzionamento. Tuttavia, al giorno d'oggi, sono sempre più numerosi i produttori di moduli che offrono 30 anni di garanzia sulle prestazioni dei propri moduli (Figura 1). Tuttavia, per ragioni antropiche, un modulo fotovoltaico può degradarsi a un ritmo accelerato. I moduli costituiti da un substrato di tipo N mostrano un minore degrado delle prestazioni rispetto a quello di tipo P.