Celle fotovoltaiche: come prevenirne il degrado

Cos'è il degrado delle celle fotovoltaiche

Il degrado delle celle fotovoltaiche comporta una riduzione della potenza nei moduli fotovoltaici che può essere quantificabile in circa lo 0.5% annuo.

Il degrado dei pannelli fotovoltaici, detto anche PID fotovoltaico, acronimo di Potential Induced Degradation, avviene a causa di una marcata differenza di potenziale tra le celle e altre parti del modulo, ovvero il supporto, il vetro o il telaio in alluminio.

Tale differenza di potenziale provoca una perdita di corrente, che a sua volta induce la migrazione di ioni positivi e negativi. Gli ioni negativi fuoriescono attraverso il telaio in alluminio, mentre gli ioni di sodio, essendo positivi, si accumulano sulla superficie delle celle, contaminandole e riducendone l'efficienza.

Che cos'è il degrado delle celle fotovoltaiche - Getty Images

Il fenomeno può interessare sia i moduli con celle cristalline sia quelli a film sottile e dipende in gran parte dalla qualità dei materiali impiegati nel pannello e della costruzione.

Fattori ambientali come l'alta temperatura e l'umidità elevata accelerano il degrado che può manifestarsi già nei primi mesi di funzionamento del pannello.

Gli effetti del PID possono essere sia reversibili che irreversibili e incidono notevolmente sulle performance del modulo e del sistema complessivo.

Ci sono dei modi per prevenire il degrado delle celle fotovoltaiche come l'uso di materiali di alta qualità, la pulizia dei pannelli e l'utilizzo di speciali inverter.

Come prevenire il degrado delle celle fotovoltaiche

Per evitare l'effetto PID fotovoltaico bisogna innanzituttoscegliere materiali di alta qualità circa i moduli, come celle solari con eccellenti proprietà dielettriche, questo contribuirà a ridurre significativamente il rischio di insorgenza del PID.

Prevenire il degrado delle celle fotovoltaiche - Getty Images
Una progettazione accurata dell'impianto fotovoltaico, che tenga conto delle esigenze del sito e delle condizioni ambientali, aiuta a minimizzare il problema.

Il monitoraggio nel tempo delle performance è fondamentale per identificare tempestivamente eventuali segni di PID, permettendo interventi rapidi e mirati.

Inoltre, l'impiego di inverter progettati specificamente per mitigare il PID può essere un efficace deterrente.

Tipologie di degrado delle celle fotovoltaiche

Il PID può provocare sia un degrado reversibile che irreversibile nei moduli fotovoltaici.

Il degrado reversibile, noto come polarizzazione, si manifesta tramite correnti di dispersione che attraversano il materiale di incapsulamento, il telaio e il vetro frontale.


Questo fenomeno è particolarmente evidente nei moduli situati alla fine delle stringhe, vicino al polo negativo, e può causare una perdita di potenza fino al 70% in pochi anni.

Il secondo tipo di degrado è irreversibile e consiste nella elettrocorrosione dello strato TCO, dovuta all'interazione tra la cornice e l'umidità.

La corrente dispersa dal PID genera una reazione elettrochimica che causa la corrosione, riducendo le capacità conduttrici del modulo e, di conseguenza, la sua efficienza. Per prevenire questo problema, è possibile sostituire i materiali della cornice oppure utilizzare un inverter con separazione galvanica.

Ridurre il PID fotovoltaico con dispositivi che rilevano il calo di tensione

Per mitigare l'effetto PID KACO new energy offre una soluzione collegando gli inverter con dispositivi che rilevano il calo di tensione nelle stringhe fotovoltaiche, i PADCON Float Controllers.

Il Float Controller SI è permanentemente collegato all'inverter KACO e il dispositivo rileva quando la tensione scende al di sotto di una soglia predefinita.

Float Controller SI - KACO new energy

Al tramonto, il sistema verifica questa condizione e porta le stringhe fotovoltaiche a un potenziale positivo durante la notte.

Al mattino, il Float Controller SI si spegne automaticamente e passa in modalità standby.

Come ripristinare la potenza degli impianti fotovoltaici

Per ripristinare la potenza degli impianti fotovoltaici affetti da PID e prevenire questo problema nelle nuove installazioni esistono i generatori universali di tensione, i quali impediscono la perdita di potenza negli impianti fotovoltaici, arrestando i danni economici causati dal degrado delle celle.
A proposito di questo, Xenit ha progettato la gamma APID di generatori universali di tensione.

In circa 30 giorni riescono a rigenerare fino al 100% della potenza degli impianti fotovoltaici.

Linea di generatori universali di tensione APID - Xenit

Fin dal primo giorno di vita dell'impianto offrono una prevenzione efficace contro il PID, proteggendo i nuovi sistemi con moduli PID Free da un potenziale calo di potenza fino al 5%. Inoltre, questi prodotti sono in grado di misurare la resistenza di isolamento per garantire una protezione continua.