Specjalna folia wydłuży żywotność ogniw fotowoltaicznych

Chińscy badacze przeprowadzili testy mające na celu sprawdzenie możliwości wydłużenia żywotności modułów fotowoltaicznych z ogniwami HJT za pośrednictwem specjalnej folii. Oszacowali również czas, o jaki wartość ta może zostać wydłużona.

W ramach testów zbadano zastosowanie w panelach fotowoltaicznych z ogniwami HJT specjalnej folii POE, która według chińskich naukowców ma wydłużyć żywotność ogniw nawet o kilka lat. Pod uwagę wzięto wiele czynników środowiskowych.

Powłoka POE

Powłoka ochronna została wykonana z elastomeru poliolefinowego (Polyolefin Elastomer, POE), który jest używany jako materiał do enkapsulacji ogniw słonecznych wykorzystywanych w modułach fotowoltaicznych. Jego głównym zadaniem jest ochrona ogniwa przed czynnikami zewnętrznymi przy jednoczesnym niezakłócaniu efektywności ich pracy. POE jest materiałem elastycznym, dobrze radzącym sobie z naprężeniami i odkształceniami.

REKLAMA

W ramach eksperymentów badacze wykorzystali dwa różne typy folii POE. Pierwszy zestaw testowy został zalaminowany POE o właściwościach pasywnych względem promieniowania ultrafioletowego (UVP POE). Drugi zalaminowano warstwą elastomeru poliolefinowego charakteryzującego się zdolnością do „odcinania” promieniowania ultrafioletowego (POE UVC).

Próby poddano testom przyspieszonego napromieniowania w komorach UV w National Center of Inspection on Solar Photovoltaic Products Quality of China. W ramach badań wykorzystano model Pecka (po modyfikacjach i wprowadzeniu dodatkowej ilości danych) do wyliczenia żywotności modułów PV.

Kilka lat zysku

W ramach przyspieszonych testów i modelowania chińscy naukowcy ustalili, że moduły POE UVC mają dłuższą żywotność niż moduły POE UVP – średnio o około 4,2 roku w zależności od regionu geograficznego. Zdaniem badaczy dłuższa żywotność modułów POE UVC wynika głównie z wyższej odporności ogniw na uszkodzenia promieniowaniem UV, którą przypisano enkapsulantowi.

Oprócz samego promieniowania UV na szybkość degradacji modułów fotowoltaicznych wpływają również inne czynniki zewnętrzne, jak wilgotność i temperatura. W ramach badań naukowcy zbadali również wpływ tych zmiennych na prędkość starzenia się modułów HJT. Te testy zostały przeprowadzone wyłącznie dla ogniwa POE UVC.

REKLAMA

Przygotowano 15 próbek minimodułów (jedno ogniwo na moduł). Podzielono je na trzy grupy, które miały być poddane testowi wilgotnego ciepła (damp-heat, DH). Grupy testowano w następujących warunkach: 85 st. C. przy wilgotności względnej 85 proc., 55 st. C. przy wilgotności względnej 85 proc. i 25 st. C. przy wilgotności względnej 85 proc.

Wszystkie minimoduły testowano w ramach DH przez 500 godzin, a parametry wyjściowe prądowo-napięciowe mierzono co 50 godzin w standardowych warunkach testowych przy napromieniowaniu 1000 W/m2 w temperaturze 25 st. C.

Zespół wykonał jednocześnie symulację (za pomocą modelu Pecka), która pozwoliła przewidzieć stopień degradacji modułów dla pięciu różnych lokalizacji w Chinach, odpowiadającym różnym strefom klimatycznym: Daqing, Hainan, Qinghai, Ningxia i Szanghaj.

Efekty testów DH i wyniki modelowania wykazały, że systemy zlokalizowane w Daqing i Ningxia mogą osiągnąć żywotność przekraczającą 30 lat, ponieważ w tych lokalizacjach występuje mniejsze promieniowanie UV (48 kWh/m2) i niższa wilgotność względna (poniżej 55 proc.).

Szczegóły swoich eksperymentów Chińczycy opisali w artykule: „Predicting the lifetime of HJT modules towards the outdoor real-world environment” opublikowanym w czasopiśmie „Solar Energy Materials and Solar Cells”.