يعد الاستقرار طويل المدى للوحدات الكهروضوئية هو مفتاح الإنتاج المستمر للطاقة الكهربائية خلال فترة خدمة النظام الكهروضوئي. يعد الثبات الكيميائي لمواد تغليف البوليمر في الوحدات الكهروضوئية عاملاً مهمًا في تحديد متانة الوحدات الكهروضوئية.
ما هي آثار تقادم مادة EVA على أداء الوحدات الكهروضوئية؟
باعتبارها المادة الرئيسية لفيلم التغليف الكهروضوئي ، فإن EVA لها أهمية كبيرة للوحدات الكهروضوئية. بمجرد التقدم في العمر ، لن يؤثر ذلك فقط على أداء الوحدات الكهروضوئية ، بل يتسبب أيضًا في تلاشي الوحدات الكهروضوئية وتفريغها وتقرحها.
1. يتلاشى
أثناء تشغيل الوحدات الكهروضوئية ، ستخضع EVA "للاصفرار" و "اللون البني" عند تعرضها للبيئة الخارجية لفترة طويلة. يقلل هذا اللون من نفاذية الضوء لـ EVA ، ويقلل من التيار الضوئي للخلية الكهروضوئية ، ويؤدي في النهاية إلى فقد الطاقة للوحدة الكهروضوئية.
السبب الرئيسي لهذه الظاهرة هو أنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، يتغير التركيب الكيميائي لمادة تغليف EVA تحت التأثير المشترك للأشعة فوق البنفسجية واختراق الماء ، وسوف يتعمق لون EVA تدريجياً ، من الأصفر الفاتح إلى البني الداكن.
2. التصفيف
يؤدي تدهور مادة EVA إلى فقدان الالتصاق والتفريغ ، مما يؤدي إلى فقدان الالتصاق بين زجاج الغطاء والخلية الشمسية أو بين الخلية الشمسية والمادة الخلفية. يؤدي تفريغ الوحدات الكهروضوئية إلى زيادة انعكاس الضوء وزيادة تغلغل المياه وفقدان طاقة الخرج وتلف النظام بأكمله.
هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى التفريغ. بالإضافة إلى عوامل العملية ، فإن شيخوخة مادة EVA أثناء الاستخدام هي السبب الرئيسي.تقادم EVA يدمر روابط الواجهة ، مما يؤدي إلى تكوين فجوات بين EVA والطبقات الأخرى. في هذه العملية والضوء والحرارة والأكسجين والماء وعوامل أخرى تلعب دورًا مهمًا ، فالمناخ الحار والرطب بشكل عام سيعمل على تسريع التقسيم الطبقي.
3. تقرحات
تكون التقرحات عملية مشابهة لعملية التفريغ ، والتي تحدث بسبب عدم التصاق مادة EVA وتؤثر على منطقة أصغر. يتم إنشاء الفقاعات نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تطلق الغازات التي تظهر عادةً في الجزء الخلفي من الوحدة وتتجمع في الغلاف ، ولكن أحيانًا في المقدمة بين الزجاج والخلية. غالبًا ما تظهر الفقاعات في وسط البطارية ، والتي تنتج عن ارتفاع درجة الحرارة داخل البطارية والالتصاق المختلف لـ EVA. تمنع الفقاعات التبديد الحراري للبطارية ، وتزيد من ارتفاع درجة الحرارة ، وتقلل من عمر خدمة المكونات ، وتقلل من امتصاص ضوء الشمس بواسطة الوحدات الكهروضوئية ، وتزيد من انعكاس ضوء الشمس.
كيف يمكن لمادة EVA مقاومة الشيخوخة؟
1. إضافة جزيئات غير عضوية لمقاومة الشيخوخة
تعد إضافة جزيئات غير عضوية إحدى الطرق لتحسين مقاومة الشيخوخة لـ EVA. يتم إدخال صفائح الجرافين النانوية الوظيفية الحمضية في EVA كتعزيز ، ويغلف الفيلم المركب EVA / GNP المُعد البطارية الحساسة للصبغة ، والتي يمكن أن تطيل عمر خدمة الجهاز.
يمكن أن تؤدي إضافة الأرض النادرة Y2SiO5: Ce3 +، Yb3 + إلى EVA إلى تحسين التوصيل الحراري والالتصاق لـ EVA دون التأثير على نفاذية الضوء والعزل الكهربائي ، بحيث لا يمكن دخول الأكسجين والرطوبة ، وبالتالي تحسين الاستقرار الحراري لمواد التغليف.
يستخدم أكسيد الجرافين لتحضير غشاء المركب النانوي EVA / GO. يتميز هذا الغشاء بهيكل جيد مقاوم للماء وغير منفذ للأكسجين ، لذلك تم تحسين الأداء المضاد للشيخوخة.تفاعل المجموعات القطبية لأكسيد الجرافين وخلات الفينيل ، مما يحسن التماسك البيني. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إضافة BN و SiC و ZnO وغيرها من الجسيمات غير العضوية عالية التوصيل حراريًا إلى مواد تعبئة EVA يمكن أن يمنع تراكم الحرارة المحلي للوحدة الكهروضوئية ، وبالتالي تحسين الاستقرار الحراري للوحدة.
2. إضافة إضافات مضادة للشيخوخة
يمكن للإضافات مثل مضادات الأكسدة ومثبتات الضوء أن تقلل من معدل التحلل التأكسدي لمواد تعبئة EVA ، وتحسن مقاومة شيخوخة الأكسجين الحراري ، ومقاومة الشيخوخة فوق البنفسجية ، ومقاومة الشيخوخة للرطوبة والحرارة. تمتص مواد البوليمر الطاقة الضوئية ، مما يتسبب في تفاعلات أكسدة تلقائية ، مما يؤدي إلى تدهور البوليمر ، وتغير لونه ، وهشاشته ، وتدهور أداء المنتج ، مما يجعله غير صالح للاستخدام. بشكل عام ، يمكن أن تقلل المثبتات المركبة من معدل شيخوخة EVA أكثر من المثبتات الفردية بسبب التأثير التآزري بين المكونات.
3. عبر ربط مكافحة الشيخوخة
لقد ثبت أن الربط المتقاطع طريقة فعالة لتحسين مقاومة الشيخوخة لفيلم EVA ، ويمكن للربط المتقاطع أن يجعل EVA تشكل بنية شبكة مستقرة.
هناك العديد من طرق الربط المتقاطع مع مادة EVA. أكسيد البيروكسيد العضوي هو أكثر عامل ربط متقاطع استخدامًا. عند درجة حرارة معينة ، تهاجم الجذور الحرة الناتجة عن تحلل الأكاسيد الفوقية العضوية السلاسل الجزيئية لـ EVA ، مما يؤدي إلى سلاسل الجذور الحرة ، و مزيج من اثنين من سلاسل الجذور الحرة تشكل بنية متصالبة.
تعتبر درجة الارتباط المتبادل مؤشرًا تقنيًا مهمًا لمواد تغليف EVA ، فإذا كان الارتباط المتقاطع مرتفعًا جدًا ، فستصبح EVA هشة ولا يمكنها مقاومة التأثيرات الخارجية ولن تحمي رقاقة السيليكون. إذا كان الارتباط المتقاطع منخفضًا جدًا ، فسيتم تقليل مقاومة التقادم ، وينصح بالتحكم في درجة الارتباط المتبادل عند 70٪.
