Los paneles solares duran mucho habitualmente, pero no son eternos. Los rayos ultravioleta, las ráfagas de viento, las lluvias torrenciales y otros fenómenos adversos van desgastándolos a lo largo de su vida. No obstante, están garantizados por los fabricantes para soportar los elementos atmosféricos adversos al menos durante 25 años (por lo general más) antes de empezar a experimentar caídas significativas en la generación de energía.
Hay paneles, sin embargo, que fallan mucho antes de lo esperado. Según informan desde la web del NIST, en algunos modelos se lleva tiempo detectando un aumento del agrietamiento en las láminas de plástico que aíslan eléctricamente y protegen físicamente la parte trasera de los paneles solares.
El agrietamiento prematuro se ha atribuido habitualmente al uso generalizado de ciertos plásticos, como la poliamida, pero la razón de su rápida degradación no ha estado clara. Ahora, al examinar de cerca las láminas traseras agrietadas a base de poliamida, los investigadores del NIST han descubierto cómo las interacciones entre estos plásticos, los factores ambientales y la arquitectura de los propios paneles pueden acelerar el proceso de degradación.
A menudo, las grietas empiezan a aparecer cerca de ciertos puntos, como el espacio en forma de cuadrícula existente entre las células solares productoras de electricidad, y pueden acabar por propagarse a toda la lámina. Estos defectos dan paso a la infiltración de oxígeno y humedad y dañan el interior de la estructura, donde se encuentran las células, y permiten que la corriente eléctrica escape, aumentando los riesgos de electrocución.
Los investigadores explican que si se deja el tiempo suficiente fuera, cualquier lámina de plástico comenzará a desmoronarse, pero no todas las láminas son iguales. Algunos plásticos se deterioran mucho más rápidamente que otros. "Entre 2010 y 2012 se instalaron muchos módulos que contenían láminas traseras de poliamida, y estas láminas empezaron a agrietarse rápidamente en tan solo cuatro años, a pesar de cumplir con los estándares exigidos", señala Xiaohong Gu, ingeniero de materiales del NIST y coautor del estudio.
La raíz del problema
Para encontrar el origen de la degradación de la poliamida, Gu y su equipo adquirieron muestras de láminas de respaldo de paneles solares desplegados en regiones de todo el mundo, desde EEUU a China, Tailandia e Italia. La mayoría de estos paneles mostraban signos de agrietamiento prematuro tras llevar en uso entre tres y seis años.
Los investigadores sometieron a las láminas a una serie de pruebas químicas y mecánicas para examinar los patrones y la gravedad de la degradación en toda su profundidad. Los resultados, descritos en la revista Progress in Photovoltaics: Research and Applications, muestran que las áreas de las láminas que habían sufrido el peor agrietamiento eran las que se habían vuelto más rígidas. Y curiosamente, las áreas más quebradizas estaban en la parte interior de las láminas.
¿Cómo podía la calidad del interior aislado empeorar más rápidamente que la capa exterior expuesta? Gu y su equipo especularon que la degradación inducida por la luz solar de la parte superior del encapsulante -una película que rodea las células solares - producía sustancias químicas dañinas que descendían hacia las láminas, acelerando su descomposición.
Los investigadores identificaron al ácido acético como el principal sospechoso, ya que se sabe que es dañino para la poliamida y se produce durante la degradación de un polímero comúnmente usado como encapsulante, llamado acetato de etileno y vinilo (EVA). Para probar su hipótesis, guardaron varias tiras de poliamida en frascos de ácido acético y luego, después de cinco meses, analizaron cómo se descomponían en comparación con tiras colocadas al aire o en el agua. El análisis químico mostró que los productos de degradación de la poliamida eran mayores en las tiras expuestas al ácido acético, lo que proporcionó más pruebas de que el ácido acelera el deterioro del material de la lámina posterior.
Estos nuevos conocimientos sobre fallos prematuros de los paneles solares pueden ser determinantes para desarrollar pruebas de durabilidad mejoradas y paneles solares cada vez más duraderos.
