I Nemici del Fotovoltaico Parte 1 – Effetto LID

Inizieremo pertanto ad analizzare un fenomeno conosciuto e studiato fin dagli anni 70, il cosiddetto Effetto LID (Light Induced Degradation o Degradazione indotta dalla luce).

Cos’è il LID?

Questo fenomeno consiste in una perdita di potenza e quindi di efficienza, che si verifica nei moduli con celle al silicio. La diminuzione si crea durante i primi mesi di esposizione all’irradiazione solare e, fino ad oggi, non è stato scoperto come evitare completamente la sua comparsa. Questo degrado può portare a perdite fino al 10% della loro potenza iniziale.

Un’azienda che propone moduli che contrastano efficacemente questa problematica è la REC Solar, in particolare il modulo Alphα Pure Series. I pannelli fotovoltaici della Serie REC Alphα producono una quantità di energia mai vista prima, oltre il 20% di potenza in più rispetto ad un pannello convenzionale. Di seguito vedremo meglio come questi pannelli riescano ad osteggiare tale fenomeno e a garantire di conseguenza alti livelli di produzione energetica.

Perché si verifica?

È prodotto principalmente dalla reazione del boro contro altri elementi chimici presenti nella cellula, come l’ossigeno, il ferro o il rame.

Potremmo pensare che eliminando o riducendo il boro nelle celle si risolva il problema, ma questo causerebbe una riduzione dell’efficienza del modulo. Pertanto, quando si produce la cella fotovoltaica, la quantità di boro deve essere bilanciata in modo ottimale, poiché si tratta di un drogante del silicio essenziale per la generazione di elettricità. L’azione di “drogare una cella” con il boro, è quella di arricchire il silicio con questo elemento, che gli dà la capacità di trasportare elettroni.

Se ci concentriamo su come è influenzato dall’ossigeno, per esempio, possiamo vedere che reagisce formando una struttura stabile che chiamiamo “complesso boro-ossigeno”. Quando avviene questa unione, il boro perde lo spazio necessario per permettere il flusso di elettroni all’interno della cella (chiamato “gap”), il che comporta una diminuzione delle prestazioni. Pertanto, l’incidenza di questo effetto sarà determinata dalla qualità della materia prima che ha il wafer di silicio.

Anche se sono stati fatti grandi progressi in questo senso, l’effetto LID rimane una priorità da affrontare nello sviluppo dei moduli. L’industria fotovoltaica continua a studiare questo fenomeno e a fare grandi sforzi per eliminare o limitare i difetti causati dal LID.

Un’ azienda che ha ottenuto progressi in questo senso è la Rec Solar. La serie REC Alpha utilizza un drogaggio di tipo N che impedisce l’interazione del boro nella cella. La conseguenza è che non ci sarà nessun calo di potenza dopo l’installazione. La potenza acquistata, quindi, è la potenza che i clienti ricevono durante la loro installazione.

Come viene rilevato il LID?

Non è un problema che possiamo rilevare ad occhio nudo. Il primo sintomo del fenomeno LID, a cui dobbiamo prestare attenzione, è un calo del rendimento dei pannelli. Attrezzature specializzate in elettroluminescenza permettono di eseguire una “radiografia del modulo” che rende visibili i difetti che sfuggono all’ispezione visiva. Durante questo processo, la corrente massima (Isc) viene iniettata nel modulo, facendogli emettere radiazioni a una frequenza visibile solo con filtri e telecamere speciali. Nelle misurazioni che facciamo, saremo in grado di vedere aree bianche, grigie e nere che indicano il danno che ha subito. Le aree con colori più scuri saranno quelle senza attività elettrica e quindi quelle che diminuiranno il rendimento del pannello.

Si verifica allo stesso modo in tutti i moduli?

Anche se questo effetto è qualcosa che accade in tutti i moduli, colpisce soprattutto il tipo monocristallino “p-type”. Questo perché l’ossigeno non può essere completamente rimosso durante il processo di fabbricazione. Una misura che evita quasi completamente il verificarsi di LID è l’uso di celle di tipo N. L’architettura di queste celle rende impossibile la combinazione di boro e ossigeno nello strato di massa della cella. Questo perché le celle di tipo N sono fatte praticamente “al contrario” di quelle di tipo p. Lo strato centrale non è drogato con boro, ma con fosforo. Poiché non c’è boro nello strato di massa della cella, non si possono formare complessi boro-ossigeno.

Le celle di silicio di tipo N di alta qualità utilizzate nei pannelli Rec Solar, confermano di ridurre drasticamente il LID o il degrado indotto dalla luce, il che significa che sono in grado di superare, in termini di rendimento, tutti i comuni tipi pannelli che utilizzano le celle di tipo P standard. Tutte le celle solari si degradano lentamente nel tempo, con un tasso di degradazione standard compreso tra lo 0,6% e lo 0,8% all’anno, che si traduce in una produzione di circa l’80% dopo 25 anni. Invece, le celle di silicio di tipo N hanno un tasso di degradazione molto basso, inferiore allo 0,5% all’anno. Ciò significa che dopo 25 anni è garantito che i pannelli N-peak mantengano ancora l’86% della potenza nominale originale, mentre la Serie Alpha di REC con celle di tipo N HJT ha una garanzia di 25 anni con un’incredibile potenza trattenuta del 92% anche dopo 25 anni.

Garanzia Pannelli REC Alpha grazie all’annullamento dell’Effetto PID

Dall’inizio del 2019, REC ha iniziato a offrire una garanzia di 20 anni sul prodotto (in precedenza 10 anni) insieme alla garanzia standard di 25 prestazioni su tutti i pannelli TwinPeak e N-peak. Tuttavia, il programma di certificazione dell’installatore solare REC aumenta la garanzia del prodotto di altri 5 anni, per un periodo totale di 25 anni.

La nuova garanzia è stato un grande passo avanti rispetto alla precedente di 10 anni, ma tutto questo non sorprende considerando la buona reputazione di REC e i bassi tassi di guasto. I pannelli N-peak verranno forniti con una garanzia sul prodotto di 20 anni e una garanzia sulle prestazioni di 25 anni fino all’86% di potenza trattenuta, mentre la nuova serie Alpha ha un’impressionante garanzia sul prodotto di 25 anni con il 92% di potenza trattenuta anche dopo 25 anni.

Conclusione

Per evitare l’effetto LID, è importante che il produttore scelga con cura i materiali perché gran parte della responsabilità del LID è loro. I trattamenti dei wafer dovrebbero essere ottimizzati per ridurre il fenomeno, includendo se necessario ulteriori passaggi durante la catena di produzione per migliorare la resistenza del materiale.

Amara NZero è Distributore Ufficiale dei Moduli REC Solar. Se non sei ancora sicuro di quale modulo fotovoltaico scegliere, contattaci e i nostri esperti solari ti aiuteranno a ottenere la soluzione più adatta in base al tuo consumo energetico, alle dimensioni della proprietà e altro ancora.