Ensayo de células fotovoltaicas
Enormes cantidades de producción, esperanza de vida larga y muy pocas o prácticamente sin directrices de ensayo. Esta es la situación actual en la que se encuentra el sector fotovoltaico. Sin embargo, para poder sobrevivir en este mercado tan competitivo y poder alcanzar las cifras de rendimiento previstas a los precios más bajos, es imprescindible someter los productos a ensayo. La fuerte caída de precios que ha afectado a los últimos años solamente se puede superar con la mejor calidad, una producción rentable y la máxima seguridad.
Desafíos
En su día a día, un panel solar está sometido a condiciones ambientales extremas. La lluvia, el granizo, las tormentas, pero también las fuertes oscilaciones de la temperatura no deben influir en su funcionalidad. Deberán superar el peso de la nieve, el hielo e incluso los trabajos de montaje para llegar a una vida útil esperada de hasta 40 años. Estas son las expectativas, tanto en sus propiedades eléctricas como mecánicas. Sin embargo, justamente faltan las normas de ensayo que regulen las especificaciones mecánicas de los componentes. A parte de las directrices internas que atienden a acuerdos individuales entre proveedores y fabricantes, no existe ninguna garantía de calidad para los paneles solares. Dichos estándares y requisitos individuales del cliente requieren dispositivos y tareas de ensayo diseñados a medida. Aquí es donde entran en juego los expertos en ensayos de materiales.
Ejemplos de soluciones de ensayo
Para entender cómo se realizan los ensayos destructivos de materiales en la fabricación de paneles solares y células fotovoltaicas, presentamos aplicaciones de ensayo a partir de un ejemplo de controles de producción en los diferentes pasos de producción de paneles de capa gruesa.
Los paneles solares y células fotovoltaicas son componentes eléctricos que transforman la radiación de la luz solar en energía eléctrica.
Los componentes más importantes:
- Las células fotovoltaicas, compuestas de silicio monocristalino y policristalino, tienen un uso muy generalizado en el centro de Europa por su elevada eficiencia (más del 20 %). Además, también destacan por su elevado grado de eficiencia por unidad de superficie. Por ejemplo, para un 1 Kwp se requieren aprox. 8 m² de tejado. El consumo de materiales y de energía durante la fabricación de estos módulos es relativamente elevado y, por ello, resulta indispensable su consecuente control de calidad.
- Hay diferentes variantes de las células fotovoltaicas de capa fina, según el sustrato y los materiales que la recubren: silicio amorfo o microcristalino (a-Si, μ-Si), arseniuro de galio (GaAs), cadmio-telururo (CdTe), o bien compuestos de cobre indio (galio) azufre-selenio (CIGS). Las células de película fina se diferencian de los paneles basados en silicio cristalino especialmente en su proceso de producción y en los espesores de los materiales utilizados.
- Células fotovoltaicas orgánicas (fabricadas de plásticos con propiedades semiconductoras)
Los requerimientos de ensayo pueden variar según las diferentes tecnologías aplicadas y, consecuentemente, por las diferentes técnicas utilizadas en cada caso.
Ensayo de pelado en láminas Tedlar
Las láminas plásticas de acetato de etilo vinilo (EVA) o resina para colada se laminan por ambos lados formando una protección impermeable anticorrosión. La placa queda protegida adicionalmente por una lámina Tedlar® o una placa de vidrio en la parte posterior. Con el ensayo de pelado a 90° se comprueba la resistencia de dichas uniones. Para ello, se fija una lámina Tedlar® con unas mordazas de tornillo y se desprende de la placa de vidrio tirando de ella. Para este ensayo también es adecuada la máquina de ensayos monocolumna, ya que se pueden ensayar perfectamente placas de diferentes tamaños. Dicho ensayo se lleva a cabo, por un lado, durante el proceso para comprobar el ajuste de los parámetros de la máquina y, por otro, tanto en el control de entrada de materiales como en el marco de un ensayo de recualificación una vez expirada la fecha de caducidad. Para satisfacer los estándares, la lámina Tedlar® debe soportar fuerzas de extracción de hasta 250 N.
Ensayo de desgarro de tracción entre la caja y el cable de conexión
Para el módulo fabricado se aconseja realizar diferentes ensayos de seguridad, tales como el de resistencia de la estructura del marco, la determinación de las fuerzas de compresión y de extracción de los conectores esquineros, los ensayos de arranque de conexiones eléctricas, así como ensayos de tracción, compresión y flexión en sistemas de montaje para la fijación de módulos. Los ensayos de arranque de cables en la caja de conexiones pueden llevarse a cabo con ayuda de una máquina de ensayos de dos columnas de la serie Allround. La caja de conexiones se sujeta mediante un portaprobetas especial. El cable de conexión se sujeta a través de unas mordazas de tornillo y se arranca de la caja con una fuerza de hasta 5 kN.
Ensayo de punzonado en cristal de seguridad según la DIN ISO 614 Forma A y B
En el ensayo de punzonado se coloca una placa de vidrio de 25 x 25 mm sobre un dispositivo de flexión de doble anillo (formado por un anillo de apoyo y de carga, así como un pasador de tope para fijar la probeta). A continuación, un punzón de ensayo es sometido a una determinada fuerza hasta la rotura. El contenedor metálico evita que las astillas entren en el accionamiento de la máquina. Dicho ensayo se lleva a cabo de forma estándar con una máquina de ensayos de dos columnas con una Fmáx. de 50 kN.
ProLine con ensayo de flexión en 4 puntos en vidrio para edificación según la EN 1288-3
- Para comprobar la seguridad de la placa de vidrio utilizada se puede llevar a cabo tanto un ensayo de punzonado estático según la norma EN 1288-5 como un ensayo de flexión en 4 puntos según la EN 1288-3.
- Para ambos ensayos se emplea una máquina de ensayos de materiales AllroundLine de ZwickRoell. Ambos ensayos deben realizarse con dispositivos de seguridad integrados, para evitar posibles daños provocados por astillas que se desprendan de forma incontrolada.
- Este sistema de ensayos fue diseñado especialmente para determinar la resistencia a flexión del vidrio para edificación según la norma EN 1288-3 y cumple todas las especificaciones de la norma. Todos los rodillos de apoyo y de flexión giran libremente y tienen las dimensiones y distancias requeridas.
