Voodav silikoonhermeetik kahjustatud päikesemooduli tagakihtide parandamiseks

Tšehhi-Austria uurimisrühm on välja töötanud suure jõudlusega-polüsiloksaangeeli, mis suudab tõhusalt parandada päikesemooduli lagunenud aluskihte, taastada nende isolatsiooniomadused ja pikendada vananevate fotogalvaaniliste (PV) süsteemide tööiga. See uuenduslik lahendus lahendab kriitilise probleemi, millega päikeseelektrijaamade operaatorid silmitsi seisavad, kuna taustakihi halvenemine{3}}eriti 2010. aasta paiku toodetud moodulites põhjustab sageli ohutusprobleeme ja märkimisväärseid energiakadusid.

Teadlased kasutasid spetsiaalset polüsiloksaangeeli, mis töötati välja koostöös Tšehhi -põhise silikoonitootjaga Siltech Solutions ja mida kasutatakse tavaliselt PV-moodulite kapseldamise abivahendina. Erinevalt traditsioonilistest jäikadest parandusmaterjalidest muutis meeskond geeli paremaks voolavuseks, võimaldades sellel täita isegi kitsaid pragusid ja moodustada kahjustatud tagakihtidele õmblusteta kaitsekihi. Geel koosneb silikoon-põhisest polümeermaatriksist, mis on vastupidavuse suurendamiseks täiteainena tugevdatud suitsutatud ränidioksiidiga, ja niiskuskõvendist, mis võimaldab sellel ümbritseva õhu ja niiskusega kokkupuutel kõveneda.

"Niiskusega -algatatud kõvenemisprotsess kulgeb pinnalt väljapoole, geel kivistub järk-järgult, kui niiskus materjali hajub," selgitasid teadlased. "Pärast täielikku kõvenemist moodustab geel elastse elastomeeri, millel on suurepärased tõmbetugevuse ja pikenemisomadused, tagades tugeva nakkumise kõigi tavaliste aluskihi materjalidega, -isegi nendega, millel on eelnevalt lagunenud või pinna ebakorrapärasused." See haardumine on kriitilise tähtsusega niiskuse sissetungimise ärahoidmiseks, mis on tagakihi edasiste kahjustuste ja isolatsioonirikke peamine põhjus.

 

Katse tagalehe materjalidega

Polüsiloksaangeeli testiti esmalt viiel levinumal aluskihi materjalitüübil, mis peegeldab PV-moodulites viimase kümnendi jooksul kasutatud erinevaid komponente: ko-ekstrudeeritud polüamiid (AAA-tagaleht); polüvinüülfluoriid (PVF)-PET-kakskiht; polüvinülideenfluoriid (PVDF)-PET kaksikkiht; kruntvärviga-kaetud PET; ja uuem etüleentetrafluoroetüleenil (ETFE){4}}põhine komposiit. Need materjalid valiti välja nende laialdase kasutuse ja teadaoleva haavatavuse tõttu aja jooksul lagunemise suhtes.

Igast tagalehe tüübist lõigati ristkülikukujulised proovid (laiused 3 cm, pikkused 12 cm) ja geeli kanti iga riba õhuga kokku puutuvale küljele. "Teine tagakihi riba, õhkpool all, asetati geeliga kaetud proovi peale ja suruti õrnalt, et saavutada ühtlane geeli paksus ligikaudu 1,2 mm," selgitas meeskond. "Liigne geel eemaldati servadelt ja proove kõvendati 25 kraadi Celsiuse järgi ja 55% suhtelise õhuniiskuse juures 30 päeva. Pärast kõvenemist viidi proovid läbi kiirendatud vananemise kliimakambris temperatuuril 85 kraadi Celsiuse järgi ja 85% suhtelise õhuniiskuse juures 1000 PVa{1000 PVa standardkatse jaoks."

Katsejärgne-analüüs näitas, et geelil oli erakordne nakkuvus kõigi viie aluskihi tüübiga, kusjuures iga proovi puhul täheldati 100% kohesiivsust. See näitab, et side geeli ja tagakihi vahel oli tugevam kui geel ise, mis kinnitab pikaajalist töökindlust ja vastupidavust delaminatsioonile.

 

Testige kaheksa{0}}aastat-vanuste halvenenud paneelidega

Järgmisena testiti geeli vananevatel PV-moodulitel, millel oli AAA tagakiht ja mis olid töötanud kaheksa aastat ja millel ilmnesid tõsised lagunemise tunnused, sealhulgas sügavad pikisuunalised praod raku siinide kohal ja pinna haprus. Geel doseeriti täppiskasseti abil otse pragudesse, seejärel jaotati laia spaatliga ühtlaselt üle kogu tagalehe pinna, moodustades kaitsekatte. Seejärel paigutati parandatud moodulid samasse kliimakambrisse 1000 tunniks niiskeks kuumtöötluseks.

Pärast vananemist tehtud mõõtmised näitasid, et praod olid täielikult suletud ega olnud enam nähtavad ning parandatud moodulid saavutasid isolatsioonitakistuse väärtused üle 200 MΩ-, mis ületasid tunduvalt PV-mooduli töö ohutusnõudeid. "Isegi pärast kiirendatud niiske kuumuse testi säilitasid moodulid kõrge isolatsioonivõime ja läbisid märglekke testi ilma niiskuse sissetungimise märkideta," märkisid teadlased. See kinnitab geeli võimet taastada vananemismoodulites kriitilised ohutus- ja jõudlusnäitajad.

 

Katse töötaval päikesejaamal

Tegeliku{0}}jõudluse kinnitamiseks rakendas uurimisrühm remonditehnikat Tšehhi Vabariigis asuvas 10 MW päikesejaamas, kus paljude moodulite taustaleht oli halvenenud. "Polüsiloksaangeeli kanti peale põllul ilma pihukassetist väljastatud mooduleid -demonteerimata ja siluti spaatliga üle tagalehe," rõhutas töörühm. "Remonditud moodulid jäeti kolmeks kuuks reaalsetes -tingimustes töötama, puutudes kokku erineva temperatuuri, niiskuse ja UV-kiirgusega."

Pärast välikatset läbiviidud märglekketestid kinnitasid, et parandatud moodulid säilitasid kõrge isolatsioonitakistuse ja töötasid normaalselt, ilma energia väljundita võrreldes kahjustamata moodulitega. "Varasemad välitulemused näitavad, et geel stabiliseerib tõhusalt mooduli jõudlust, kuigi selle vastupidavuse täielikuks hindamiseks on vaja pikaajalist-katsetamist mitme aasta jooksul," märkisid teadlased. "Ülejäänud põhiküsimus on see, kas parandatud tagaleht vastab originaali pikaajalisele-niiskustõkkele, eriti äärmuslike ilmastikutingimustega piirkondades."

Uuring avaldati ajakirjas Journal of Photovoltaics Research artiklis "Field{0}}applicable polysiloxane gel remont for degraded photovoltaic module backsheets". Uurimisrühma kuulusid teadlased ettevõttest Siltech Solutions Czech Republic, Austria Keemia- ja Tehnoloogia Uurimisinstituudist (OFI) ja Praha Tšehhi Tehnikaülikoolist,-toetudes koostööle, et töötada välja kulutõhusad ja jätkusuutlikud fotoelektriliste hoolduslahenduste lahendused.