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Un panel solar rara vez es destruido por el sol que lo alimenta. Más a menudo, las fallas comienzan en los bordes: la costura del marco, la tapa de la caja de conexiones, el prensaestopas y la carcasa del sensor. Estos son los puntos donde se encuentran dos materiales diferentes y donde se le pide a un compuesto adhesivo y sellador que realice un trabajo que el vidrio, el aluminio y la lámina posterior de polímero no pueden realizar por sí solos. Las instalaciones al aire libre pasan por cambios de temperatura que pueden exceder los sesenta grados Celsius entre la noche y el día, absorben la radiación ultravioleta directa durante una década o más y soportan repetidas condensaciones, lluvias impulsadas por el viento y, en muchas regiones, niebla salina o contaminantes industriales.
Nunca se diseñó un adhesivo de uso general o una masilla para construcción para esta combinación de tensiones que actúan simultánea y continuamente. Esta es la razón por la que la industria solar ha convergido en una categoría más estrecha de materiales, agrupados en términos generales en adhesivo de silicona y sistemas selladores adhesivos poliméricos , formulado específicamente para conexiones eléctricas y estructurales en exteriores. Este artículo analiza lo que separa a estos compuestos especialmente diseñados de los selladores comunes, dónde se aplican dentro de un conjunto de paneles y cómo los instaladores y fabricantes pueden evaluarlos desde un punto de vista técnico más que de marketing.
La mayoría de los adhesivos generales están formulados para uso en interiores, rangos de temperatura moderados y exposición breve a la humedad. Cuando estos productos se utilizan en equipos eléctricos para exteriores, tienden a aparecer tres patrones de falla dentro de los primeros dieciocho a treinta y seis meses de servicio:
Debido a que una caja de conexiones alberga los diodos de derivación y los terminales de salida positivo y negativo, el ingreso de humedad en este único punto puede comprometer toda una cadena de paneles, no solo un módulo. Ésta es una de las razones por las que las especificaciones del sellador para este componente tienden a ser más estrictas que para casi cualquier otra parte del conjunto.
| Factor de estrés | Exposición aproximada |
|---|---|
| Rango de temperatura | De 40 negativos a 90 grados Celsius positivos |
| exposición a los rayos ultravioleta | Vida útil continua de 20 a 30 años. |
| Ciclos de humedad | Condensación diaria en la mayoría de los climas. |
| Estrés mecánico | Carga de viento, expansión térmica, manipulación. |
El término utilizado en la industria para esta clase de material es gel de sílice fotovoltaico , un compuesto de silicona curado con calor o a temperatura ambiente diseñado para unir, sellar y aislar eléctricamente componentes dentro de un módulo solar o su hardware de gabinete. A diferencia de una masilla de silicona general, está formulada en torno a un conjunto específico de objetivos de rendimiento que se relacionan directamente con los modos de falla descritos anteriormente.
Muchas formulaciones de esta categoría se suministran como silicona transparente or silicona transparente productos, en parte por razones estéticas en las costuras visibles y en parte porque un curado claro permite una inspección visual de la integridad de la unión sin desmontaje. Una línea de curado limpia, sin burbujas y de color uniforme es uno de los indicadores de campo más simples de que una aplicación se realizó correctamente y que el material no ha comenzado a degradarse.
La caja de conexiones es el punto de salida eléctrica de un módulo solar y también es uno de los más vulnerables mecánicamente. Por lo general, se une a la lámina posterior con una capa de sellador alrededor de su perímetro y su tapa se sella con una junta, una capa adhesiva o ambos. Un producto comercializado como Caja de conexiones para montaje de paneles solares, lata de sellador de silicona está formulado con esta unión específica en mente, equilibrando tres requisitos que a veces están en tensión entre sí: fuerte adhesión al material de la carcasa de la caja, un perfil de curado compatible con la lámina posterior sin causar delaminación y flexibilidad a largo plazo para que los ciclos térmicos repetidos no abran una ruta de fuga en la costura.
| Ubicación | Riesgo principal si está mal sellado |
|---|---|
| Perímetro de la caja a la hoja posterior | Rastreo de agua debajo de la caja, corrosión de las uniones soldadas. |
| Línea de junta de tapa | Condensación acumulada dentro del recinto |
| Prensaestopas de entrada de cables | Entrada de humedad capilar a lo largo del conductor. |
| Cavidad de encapsulado de diodos | Arco eléctrico o fuga térmica bajo carga |
Los datos de campo recopilados en instalaciones de larga duración muestran consistentemente que una proporción desproporcionada de cadenas fallidas o de bajo rendimiento pueden atribuirse a la humedad en la caja de conexiones y no a las propias células fotovoltaicas. Esto hace que la elección del sellador en esta única junta sea una de las decisiones de mayor influencia en todo el proceso de montaje.
Más allá de la caja de conexiones, una instalación solar moderna incluye un número cada vez mayor de componentes más pequeños, cada uno de los cuales necesita su propia estrategia de sellado: juntas de esquina del marco, interfaces de soporte de montaje, conectores estilo MC, sensores de nivel de cadena y, en algunos diseños, microinversores u optimizadores integrados montados directamente en el módulo. un Sellador de silicona para componentes de paneles solares La aplicación generalmente difiere del sellado de cajas de conexiones en el tamaño del cordón, la velocidad de curado y, a veces, la viscosidad, ya que estas juntas suelen ser más pequeñas, más numerosas y se aplican a velocidades de línea más altas durante la fabricación.
Debido a que estos componentes se producen e instalan a escala, los fabricantes también sopesan la velocidad de curado y el comportamiento de dosificación junto con el rendimiento a largo plazo. Un compuesto que cura demasiado lentamente puede obstaculizar una línea de montaje; uno que se pela demasiado rápido puede crear problemas de adhesión si las dos superficies no están unidas dentro de la ventana de trabajo.
No todos los productos de silicona que se venden como selladores para exteriores son adecuados para trabajos fotovoltaicos. La siguiente tabla compara categorías amplias que a menudo se consideran para el montaje y mantenimiento de energía solar, sin hacer referencia a ninguna marca o fabricante específico.
| Categoría de sellador | Resistencia a los rayos UV | Aislamiento eléctrico | Uso típico en ensamblaje fotovoltaico |
|---|---|---|---|
| Silicona de construcción general | moderado | No clasificado | No recomendado para cajas de conexiones o conectores. |
| Silicona de grado fotovoltaico de curado neutro | Alto | Clasificado para circuitos CC de bajo voltaje. | Caja de conexiones, uniones de marcos, carcasas de conectores |
| Silicona para macetas de dos componentes | Alto | Alto, full encapsulation | Cavidades de diodos, circuitos de sensores, relleno de conectores. |
| Silicona general de curado acético | moderado to low | No clasificado | Evite el contacto cercano con metales debido a los subproductos corrosivos del curado. |
Vale la pena destacar por sí sola la distinción entre la química de curado neutro y de curado acético. Las siliconas de curado acético liberan un subproducto durante el curado que puede ser levemente corrosivo para ciertos metales, lo cual no es deseable cerca de terminales de cobre, uniones soldadas o conectores chapados. Este es uno de los filtros más claros e innegociables a la hora de seleccionar un silicona de energía renovable Producto para uso en cualquier lugar cerca de contactos eléctricos activos.
Incluso un sellador bien formulado tendrá un rendimiento inferior si se aplica incorrectamente. La secuencia a continuación refleja la práctica común en las líneas de ensamblaje de módulos y equipos de instalación de campo tanto para un adhesivo para caja de conexiones solares y a general Sellador de módulos fotovoltaicos aplicación.
Un sello es tan fuerte como su centímetro más débil. La geometría uniforme del cordón y la preparación limpia del sustrato generalmente son más importantes para el rendimiento a largo plazo que la diferencia marginal entre dos formulaciones de selladores comparables.
Debido a que un fallo de sellado en el campo es costoso de diagnosticar y aún más costoso de remediar en una matriz instalada, el control de calidad de estos materiales tiende a centrarse en el envejecimiento acelerado en lugar de depender únicamente de comprobaciones de adhesión a corto plazo.
El ciclo térmico mueve repetidamente una muestra unida entre temperaturas extremas para revelar grietas por fatiga que tardarían años en aparecer en condiciones exteriores normales. La exposición al calor húmedo, que a menudo se ejecuta durante cientos de horas a temperatura y humedad elevadas, se utiliza para comprobar si la adhesión se mantiene bajo una presión sostenida de humedad en lugar de una exposición breve. Las pruebas de rigidez dieléctrica confirman que el material curado aún funciona como aislante eléctrico después del envejecimiento, lo cual es particularmente relevante para los selladores utilizados cerca de cavidades de diodos o terminales activos.
Para los instaladores y equipos de adquisiciones sin acceso al laboratorio interno, solicitar informes de prueba que cubran estas categorías, junto con una hoja de datos clara que detalle el tiempo de curado, el tiempo de trabajo y el rango de temperatura de servicio, es un límite mínimo razonable antes de especificar un producto para un proyecto a escala comercial.
El costo del sellador es una pequeña fracción del costo total del módulo o de la instalación; sin embargo, una mala elección del sellador puede ser responsable de una parte desproporcionada de los reclamos de garantía y de los desplazamientos durante la vida útil de un sistema. Una forma útil de enmarcar esta compensación es comparar el costo incremental del material de un sellador con la clasificación adecuada con el costo de mano de obra y tiempo de inactividad de una sola reparación en el campo.
| Factor de costo | Sellador de tamaño insuficiente o incorrecto | Sellador correctamente especificado |
|---|---|---|
| Costo de material por módulo | inferior | marginalmente más alto |
| Tasa de fallas de campo | Altoer, especially after year 2 to 3 | inferior, aligned with module warranty period |
| Mano de obra de reparación | Importante, a menudo requiere acceso al sitio. | Vida útil mínima sobrevalorada |
| Exposición a la garantía | Altoer | inferior |
Dado que la mayoría de las garantías de los módulos ahora se extienden a veinticinco años o más, es razonable esperar que el sellador siga funcionando durante un período de servicio comparable, aunque nunca se inspeccionará con tanta frecuencia como los componentes eléctricos que protege.
Un sellador de silicona general está formulado para una amplia construcción o uso doméstico, mientras que un producto de grado fotovoltaico está diseñado en torno a la combinación específica de exposición prolongada a los rayos UV, amplios cambios de temperatura y proximidad a circuitos eléctricos activos que se encuentran en un módulo solar.
En muchos casos, se puede usar silicona de grado fotovoltaico de curado neutro en ambas áreas, pero el sellado de cajas de conexiones cerca de terminales activos generalmente requiere un producto con clasificaciones de aislamiento eléctrico confirmadas, mientras que el sellado del marco otorga más peso a la adhesión y la resistencia a la intemperie.
Las siliconas de curado acético liberan un subproducto durante el curado que puede ser levemente corrosivo para ciertos metales, por lo que las formulaciones de curado neutro generalmente se prefieren cerca de terminales de cobre, uniones soldadas o conectores chapados.
Generalmente se espera que un sellador correctamente especificado y aplicado permanezca funcional durante una vida útil comparable al período de garantía del módulo, a menudo veinticinco años o más, suponiendo que la superficie se prepare y se aplique correctamente.
La mayoría de las fallas se deben a errores de aplicación más que al material en sí, incluida la limpieza inadecuada de la superficie, la aplicación discontinua de perlas o el ensamblaje de piezas después de que el sellador ya ha comenzado a formar piel.
La silicona transparente se usa comúnmente porque permite una inspección visual de la línea de unión sin desarmarla, pero la decisión aún debe basarse principalmente en los datos de adhesión, resistencia a los rayos UV y aislamiento eléctrico en lugar de solo en la apariencia.
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