——Problemas comunes con la batería
La causa de las grietas reticulares en la superficie del módulo es que las celdas se someten a fuerzas externas durante la soldadura o la manipulación, o se exponen repentinamente a altas temperaturas a bajas temperaturas sin precalentamiento, lo que provoca grietas. Estas grietas reticulares afectan la atenuación de potencia del módulo y, tras un largo periodo de tiempo, la acumulación de residuos y puntos calientes afecta directamente su rendimiento.
Los problemas de calidad de las grietas en la red superficial de la celda requieren una inspección manual para detectarlos. Una vez que aparecen, las grietas en la red superficial se manifestarán a gran escala en tres o cuatro años. Las grietas reticulares eran difíciles de detectar a simple vista durante los primeros tres años. Actualmente, las imágenes de los puntos calientes se suelen tomar con drones, y la medición EL de los componentes con puntos calientes revelará que las grietas ya se han producido.
Las astillas en las celdas generalmente se deben a un funcionamiento incorrecto durante la soldadura, una manipulación incorrecta por parte del personal o una falla del laminador. Una falla parcial de las astillas, la atenuación de potencia o la falla completa de una sola celda afectarán la atenuación de potencia del módulo.
La mayoría de las fábricas de módulos ahora utilizan módulos de alta potencia semi-cortados, y en general, la tasa de rotura de estos módulos es mayor. Actualmente, las cinco grandes empresas y las cuatro pequeñas exigen que no se permitan estas grietas y realizan pruebas de EL del componente en diversas etapas. Primero, se prueba la imagen de EL tras la entrega del módulo desde la fábrica hasta la obra para garantizar que no haya grietas ocultas durante el transporte; segundo, se mide la EL tras la instalación para garantizar que no haya grietas ocultas durante el proceso de instalación de ingeniería.
Generalmente, las celdas de baja calidad se mezclan con componentes de alta calidad (mezclando materias primas y materiales en el proceso), lo que puede afectar fácilmente la potencia general de los componentes, que se deteriorará considerablemente en poco tiempo. Las áreas ineficientes del chip pueden generar puntos calientes e incluso quemar los componentes.
Dado que la fábrica de módulos generalmente divide las celdas en 100 o 200 celdas según el nivel de potencia, no realizan pruebas de potencia en cada celda, sino verificaciones puntuales, lo que puede generar problemas en la línea de ensamblaje automático de celdas de baja calidad. Actualmente, el perfil mixto de las celdas generalmente se puede evaluar mediante imágenes infrarrojas, pero determinar si la imagen infrarroja se debe a un perfil mixto, grietas ocultas u otros factores de bloqueo requiere un análisis EL más profundo.
Las descargas eléctricas generalmente se deben a grietas en la lámina de la batería o a la acción combinada de la pasta de plata del electrodo negativo, EVA, vapor de agua, aire y luz solar. La discrepancia entre el EVA y la pasta de plata, así como la alta permeabilidad al agua de la lámina posterior, también pueden causar descargas eléctricas. El calor generado por el patrón de descarga aumenta, y la expansión y contracción térmicas provocan grietas en la lámina de la batería, lo que puede causar fácilmente puntos calientes en el módulo, acelerar su deterioro y afectar su rendimiento eléctrico. Casos reales han demostrado que, incluso sin alimentación, aparecen numerosas descargas eléctricas en los componentes después de 4 años de exposición al sol. Aunque el error en la potencia de prueba es muy pequeño, la imagen EL será mucho peor.
Existen numerosas razones que provocan PID y puntos calientes, como el bloqueo de cuerpos extraños, grietas ocultas en las celdas, defectos en las celdas, y la corrosión y degradación severas de los módulos fotovoltaicos causadas por los métodos de conexión a tierra de los conjuntos de inversores fotovoltaicos en entornos de alta temperatura y humedad. En los últimos años, con la transformación y el progreso de la tecnología de módulos de batería, el fenómeno de PID ha sido poco frecuente, pero las centrales eléctricas en sus inicios no podían garantizar su ausencia. La reparación del PID requiere una transformación técnica integral, no solo de los propios componentes, sino también del inversor.
Preguntas frecuentes sobre cintas de soldadura, barras colectoras y fundentes
Si la temperatura de soldadura es demasiado baja, se aplica un fundente insuficiente o la velocidad es demasiado rápida, se producirán soldaduras falsas, mientras que si la temperatura de soldadura es demasiado alta o el tiempo de soldadura es demasiado largo, se producirá sobresoldadura. Las soldaduras falsas y sobresoldaduras fueron más frecuentes en los componentes producidos entre 2010 y 2015, principalmente porque, durante este período, los equipos de las líneas de montaje de las plantas de fabricación chinas comenzaron a cambiar de importados a locales, y los estándares de proceso de las empresas en ese momento se redujeron, lo que resultó en la producción de componentes de baja calidad.
Una soldadura insuficiente provocará la delaminación de la cinta y la celda en un corto período de tiempo, lo que afectará la atenuación de potencia o la falla del módulo; la soldadura excesiva provocará daños en los electrodos internos de la celda, lo que afectará directamente la atenuación de potencia del módulo, reducirá la vida útil del módulo o provocará desechos.
Los módulos fabricados antes de 2015 suelen presentar una gran desviación de la cinta, generalmente causada por una posición incorrecta de la soldadora. Esta desviación reduce el contacto entre la cinta y la batería, provoca delaminación o afecta la atenuación de potencia. Además, si la temperatura es demasiado alta, la cinta se dobla demasiado, lo que provoca que la lámina de la batería se doble después de la soldadura, lo que resulta en la fragmentación del chip. Actualmente, con el aumento de las líneas de la rejilla de celdas, el ancho de la cinta es cada vez más estrecho, lo que requiere una mayor precisión de la soldadora, y la desviación de la cinta es cada vez menor.
El área de contacto entre la barra colectora y la tira de soldadura es pequeña o la resistencia de la soldadura virtual aumenta, y el calor puede provocar la quema de los componentes. Estos se deterioran considerablemente en poco tiempo y, tras un uso prolongado, se quemarán, lo que eventualmente resultará en el desguace. Actualmente, no existe una forma efectiva de prevenir este tipo de problema en una etapa temprana, ya que no existe un método práctico para medir la resistencia entre la barra colectora y la tira de soldadura en el extremo de la aplicación. Los componentes de reemplazo solo deben retirarse cuando se observen superficies quemadas.
Si la máquina de soldar ajusta demasiado la cantidad de inyección de fundente o el personal aplica demasiado durante el retrabajo, se producirá un amarilleamiento en el borde de la línea principal de la rejilla, lo que afectará la delaminación de EVA en la posición de la línea principal de la rejilla del componente. Tras un uso prolongado, aparecerán puntos negros con patrón de rayos, lo que afectará a los componentes. La potencia se reducirá, lo que reducirá la vida útil del componente o provocará su desguace.
——Preguntas frecuentes sobre EVA/placa base
Las causas de la delaminación del EVA incluyen un grado de reticulación deficiente, la presencia de materias extrañas en la superficie de materias primas como el EVA, el vidrio y la lámina posterior, y la composición irregular de las materias primas (como el etileno y el acetato de vinilo) que no se disuelven a temperaturas normales. Un área de delaminación pequeña puede provocar fallos de alta potencia en el módulo, mientras que un área de delaminación grande puede provocar fallos y el desguace del módulo. Una vez que se produce la delaminación del EVA, no es posible repararla.
La delaminación de EVA ha sido común en los componentes en los últimos años. Para reducir costos, algunas empresas tienen un grado de reticulación de EVA insuficiente, por lo que el espesor se ha reducido de 0,5 mm a 0,3 o 0,2 mm.
La causa principal de las burbujas de EVA es que el tiempo de aspiración de la laminadora es demasiado corto, la temperatura ajustada es demasiado baja o demasiado alta, lo que provoca la aparición de burbujas, o que el interior no está limpio y hay objetos extraños. Las burbujas de aire en los componentes afectan la delaminación de la placa base de EVA, lo que puede provocar un grave desguace. Este tipo de problema suele ocurrir durante la producción de componentes y, si se trata de una zona pequeña, puede repararse.
El amarilleo de las tiras aislantes de EVA generalmente se debe a la exposición prolongada al aire, a la contaminación del EVA con fundente, alcohol, etc., o a reacciones químicas al usarse con EVA de diferentes fabricantes. En primer lugar, su aspecto deficiente no es bien recibido por los clientes y, en segundo lugar, puede causar delaminación, lo que reduce la vida útil del componente.
——Preguntas frecuentes sobre vidrio, silicona y perfiles
El desprendimiento de la película sobre la superficie del vidrio recubierto es irreversible. El proceso de recubrimiento en la fábrica de módulos generalmente puede aumentar la potencia del módulo en un 3%, pero después de dos o tres años de funcionamiento en la central eléctrica, la película sobre la superficie del vidrio se desprenderá de forma desigual, lo que afectará la transmitancia del módulo, reducirá su potencia y afectará a toda la superficie del módulo. Este tipo de atenuación suele ser difícil de detectar durante los primeros años de funcionamiento de la central eléctrica, debido a que el error en la tasa de atenuación y la fluctuación de la irradiación no son grandes. Sin embargo, si se compara con una central eléctrica sin eliminación de película, la diferencia en la generación de energía aún es apreciable.
Las burbujas de silicona se deben principalmente a burbujas de aire en el material de silicona original o a la presión de aire inestable de la pistola de aire. La principal causa de estas burbujas es que la técnica de pegado del personal no es la estándar. La silicona es una película adhesiva entre el marco del módulo, la placa base y el vidrio, que aísla la placa base del aire. Si el sellado no es hermético, el módulo se deslaminará directamente y el agua de lluvia entrará en el interior. Si el aislamiento es insuficiente, se producirán fugas.
La deformación del perfil del marco del módulo es un problema común, generalmente causado por una resistencia deficiente del perfil. La resistencia del material del marco de aleación de aluminio disminuye, lo que provoca que el marco del conjunto de paneles fotovoltaicos se desprenda o se rompa con vientos fuertes. La deformación del perfil suele ocurrir durante el desplazamiento de la falange durante la transformación técnica. Por ejemplo, el problema que se muestra en la figura a continuación ocurre durante el montaje y desmontaje de componentes mediante orificios de montaje, y el aislamiento falla durante la reinstalación, lo que impide que la continuidad de la conexión a tierra alcance el mismo valor.
——Problemas comunes de la caja de conexiones
La incidencia de incendios en la caja de conexiones es muy alta. Esto se debe a que el cable no está bien sujeto en la ranura de la tarjeta, a que el cable y la soldadura de la caja de conexiones son demasiado pequeños como para provocar un incendio debido a la excesiva resistencia, y a que el cable es demasiado largo para entrar en contacto con las piezas de plástico de la caja de conexiones. La exposición prolongada al calor puede provocar incendios, etc. Si la caja de conexiones se incendia, los componentes se desecharán directamente, lo que podría provocar un incendio grave.
Actualmente, los módulos de doble vidrio de alta potencia se dividen en tres cajas de conexiones, lo cual es mejor. Además, las cajas de conexiones se dividen en semicerradas y totalmente cerradas. Algunas pueden repararse tras una combustión, mientras que otras no.
Durante la operación y el mantenimiento, también pueden presentarse problemas de llenado de pegamento en la caja de conexiones. Si la producción no es rigurosa, se producirán fugas de pegamento y el método de operación del personal no está estandarizado o es deficiente, lo que provocará fugas en la soldadura. Si no se realiza correctamente, es difícil solucionar el problema. Al abrir la caja de conexiones después de un año de uso, puede observarse que el pegamento A se ha evaporado y que el sellado es insuficiente. Si no hay pegamento, este entrará en contacto con la lluvia o la humedad, lo que provocará el incendio de los componentes conectados. Si la conexión es deficiente, aumentará la resistencia y los componentes se quemarán por ignición.
La rotura de cables en la caja de conexiones y la caída del cabezal MC4 también son problemas comunes. Generalmente, los cables no se colocan en la posición especificada, lo que provoca aplastamiento o una conexión mecánica deficiente del cabezal MC4. Los cables dañados pueden provocar fallos de alimentación en los componentes o accidentes peligrosos por fugas eléctricas. Una conexión incorrecta del cabezal MC4 puede provocar fácilmente un incendio en el cable. Este tipo de problema es relativamente fácil de reparar y modificar en campo.
Reparación de componentes y planes futuros
Entre los diversos problemas de los componentes mencionados, algunos son reparables. La reparación de los componentes permite resolver rápidamente la falla, reducir la pérdida de generación de energía y utilizar eficazmente los materiales originales. Entre ellas, algunas reparaciones sencillas, como la reparación de cajas de conexiones, conectores MC4, gel de sílice de vidrio, etc., pueden realizarse in situ en la central eléctrica. Dado que en una central eléctrica no hay mucho personal de operación y mantenimiento, el volumen de reparaciones no es elevado, pero se requiere experiencia y conocimiento del rendimiento, como el cambio de cableado. Si la placa base se raya durante el proceso de corte, es necesario reemplazarla, lo que complica la reparación.
Sin embargo, los problemas con baterías, cintas y placas base EVA no pueden repararse in situ, ya que deben repararse en la fábrica debido a las limitaciones del entorno, el proceso y el equipo. Dado que la mayor parte del proceso de reparación requiere un entorno limpio, es necesario retirar el marco, cortar la placa base y calentarla a alta temperatura para eliminar las celdas problemáticas, y finalmente soldarla y restaurarla, lo cual solo puede realizarse en el taller de retrabajo de la fábrica.
La estación móvil de reparación de componentes es una visión de la reparación de componentes del futuro. Con la mejora de la potencia y la tecnología de los componentes, los problemas con los componentes de alta potencia serán cada vez menores, pero los problemas iniciales están apareciendo gradualmente.
Actualmente, las empresas de operación y mantenimiento o los proveedores de componentes capacitados capacitan a los profesionales de operación y mantenimiento en transformación de tecnologías de procesos. En las centrales eléctricas terrestres a gran escala, generalmente existen áreas de trabajo y de vivienda que pueden servir como puntos de reparación, equipados básicamente con una pequeña prensa, lo cual es asequible para la mayoría de los operadores y propietarios. Posteriormente, los componentes con problemas en un número reducido de celdas ya no se reemplazan ni se descartan directamente, sino que se les asigna personal especializado para su reparación, lo cual es factible en zonas con una concentración relativa de plantas fotovoltaicas.
Hora de publicación: 21 de diciembre de 2022