Pierwsza próba naprawy szkła w module PV. Z jakim efektem?

Naukowcy z Holandii podjęli pierwszą próbę naprawy pękniętego szkła modułu fotowoltaicznego. Wykorzystali technikę opracowaną przez Niemców.

Eksperyment polegał na naprawie pękniętego szkła w module bifacjalnym (szkło-szkło), po której nastąpiło testowanie jego działania w zestawieniu z modułami nieuszkodzonymi. Badanie przeprowadzili naukowcy z holenderskiego Uniwersytetu w Utrechcie.

Jak czytamy w opisie pracy badawczej, moduły fotowoltaiczne typu szkło-szkło stanowią obecnie około 15 proc. rynku branży fotowoltaicznej. Szacuje się jednak, że liczba projektów wykorzystujących moduły bifacjalne będzie mieć do 50 proc. udziału w rynku w 2030 roku. W związku z tym liczba wadliwych i uszkodzonych modułów szkło-szkło będzie rosnąć, a jak twierdzą badacze, dotąd nie podjęto prób naprawy uszkodzonych modułów. Najczęściej są one po prostu wymieniane na nowe.

REKLAMA

Wiedza z przemysłu motoryzacyjnego

Stłuczenie szkła w module bifacjalnym grozi tym, że w efekcie dojdzie do przerwania warstwy enkapsulacyjnej (izolacyjnej), co może doprowadzić do wnikania wody i wilgoci do środka modułu. To zaś może powodować mikropęknięcia ogniw oraz ich rdzewienie.

Holenderska grupa badawcza wykorzystała szereg technik stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, aby opracować nowatorską metodę naprawy szkła. Technika naukowców bazuje na metodzie napraw wżerów na krawędziach przednich szyb, opracowanej przez niemiecką firmę Novus Automotive; wykorzystali również porady eksperta w dziedzinie szkła Marcela Falka.

Sam proces jest dość prosty i przebiega w kilku krokach. Na początek określa się skalę uszkodzenia, następnie – w zależności od wymagań – schładza się lub ogrzewa moduł (w zakresie 5–29 st. C.). Kolejnym krokiem jest wyczyszczenie pękniętej szyby, a następnie wprowadzenie w miejscu uszkodzenia niewielkich kropli żywicy naprawczej. W miejscach bardziej uszkodzonych nakłada się żywicę wgłębną. Następnie w ten sposób przygotowany moduł umieszcza się nad źródłem UV (w odległości 20–30 cm), pozostawiając do wyschnięcia. Na koniec sprawdza się jakość naprawy.

REKLAMA

Testy zaliczone

W ramach badań wykonano również przyspieszone symulacje, które miały pokazać skuteczność metody naprawczej. W tym celu porównano wydajność 30 uszkodzonych, ale poddanych naprawie modułów szkło-szkło oraz modułów nieuszkodzonych. Panele miały moc 290 W i zostały wyprodukowane przez chińskiego producenta DMEGC.

Okazało się, że naprawione egzemplarze działały prawidłowo na każdym etapie procesu naprawy. Ich praca odnoszona była do modułów referencyjnych, norm IEC oraz warunków gwarancji producenta. Wykonano również testy wilgotnego powietrza, po których naprawione moduły fotowoltaiczne nie wykazywały śladów wnikania wody, co sugeruje, że warstwa szkła została przywrócona jako właściwa bariera.

Jednocześnie badacze podchodzą do ostatecznych wniosków z ostrożnością, wskazując, że nienaprawione moduły z niewielkimi pęknięciami również nie wykazywały widocznych śladów wnikania wody. Grupa jest jednak zadowolona z efektów swojej pracy, ponieważ analizy techniczne, ekonomiczne i energetyczne wskazują, że naprawa ubytków szkła w modułach bifacjalnych jest możliwa, a także interesująca z ekonomicznego punktu widzenia.

Opis całego procesu został opisany w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Solar Energy Materials and Solar Cells”.