Sigilant siliconic fluid pentru repararea foilor din spate deteriorate ale modulelor solare

O echipă de cercetare-austriacă din Cehia a dezvoltat un gel de-polisiloxan de înaltă performanță care poate repara eficient foile din spate degradate ale modulelor solare, restabilindu-le proprietățile de izolare și extinzând durata de viață a sistemelor fotovoltaice (PV) învechite. Această soluție inovatoare abordează o problemă critică cu care se confruntă operatorii de instalații solare, deoarece degradarea foii din spate-în special în modulele produse în jurul anului 2010, duce adesea la probleme de siguranță și la pierderi semnificative ale producției de energie.

Cercetătorii au folosit un gel specializat de polisiloxan, dezvoltat în colaborare cu producătorul de silicon-din Cehia Siltech Solutions, care este folosit de obicei ca auxiliar de încapsulare pentru modulele fotovoltaice. Spre deosebire de materialele de reparații rigide tradiționale, echipa a modificat gelul pentru a avea o fluiditate îmbunătățită, permițându-i să umple chiar și crăpăturile înguste și să formeze un strat protector fără sudură peste foile din spate deteriorate. Gelul este compus dintr-o matrice polimerică pe bază de silicon-, întărită cu silice pirogenă ca umplutură pentru a spori durabilitatea și un agent de umiditate-care îi permite să se întărească la expunerea la aerul și umiditatea ambientală.

„Procesul de întărire-inițiat de umiditate continuă de la suprafață spre exterior, gelul se întărește treptat pe măsură ce umiditatea difuzează în material”, au explicat cercetătorii. „Odată întărit complet, gelul formează un elastomer flexibil cu proprietăți excelente de rezistență la tracțiune și de alungire, asigurând o aderență puternică la toate materialele comune ale foii din spate-chiar și la cele cu degradare pre-preexistentă sau neregularități ale suprafeței. Această aderență este critică pentru prevenirea pătrunderii umezelii, care este cauza principală a deteriorării ulterioare a foii din spate și a defecțiunii izolației.

 

Testare pe materialele din spate

Gelul de polisiloxan a fost testat pentru prima dată pe cinci tipuri comune de materiale pentru foile din spate, reflectând varietatea de componente utilizate în modulele fotovoltaice în ultimul deceniu: poliamidă co-extrudată (foaia din spate AAA); fluorură de polivinil (PVF)-PET dublu strat; fluorură de poliviniliden (PVDF)-PET dublu strat; PET acoperit cu grund-; și un compozit mai nou pe bază de etilenă tetrafluoretilenă (ETFE)-. Aceste materiale au fost selectate datorită utilizării lor pe scară largă și a vulnerabilității cunoscute la degradare în timp.

Probele dreptunghiulare (3 cm lățime, 12 cm lungime) au fost tăiate din fiecare tip de foaie din spate, iar gelul a fost aplicat pe partea expusă la aer-a fiecărei benzi. „O a doua bandă din spate, cu partea de aer în jos, a fost plasată deasupra probei acoperite cu gel-și presată ușor pentru a obține o grosime uniformă a gelului de aproximativ 1,2 mm”, a detaliat echipa. „Excesul de gel a fost îndepărtat de pe margini, iar probele au fost întărite la 25 de grade Celsius și 55% umiditate relativă timp de 30 de zile. După întărire, probele au fost supuse îmbătrânirii accelerate într-o cameră climatică la 85 de grade Celsius și 85% umiditate relativă timp de 1.000 de ore {15} o componentă standard de testare pentru PV.

Analiza post-testare a arătat că gelul a prezentat o aderență excepțională la toate cele cinci tipuri de foi din spate, cu defecțiuni de coeziune de 100% observate în fiecare probă. Aceasta indică faptul că legătura dintre gel și foaia din spate a fost mai puternică decât gelul în sine, confirmând fiabilitatea pe termen lung și rezistența la delaminare.

 

Testați pe panouri degradate de opt-ani-

Apoi, gelul a fost testat pe module fotovoltaice învechite cu foi din spate AAA care au fost în funcțiune timp de opt ani și au prezentat semne severe de degradare, inclusiv fisuri longitudinale adânci deasupra barelor colectoare ale celulei și fragilitate a suprafeței. Gelul a fost distribuit direct în fisuri folosind un cartuş de precizie, apoi a fost răspândit uniform pe toată suprafaţa foii din spate cu o spatulă largă pentru a forma un strat protector. Modulele reparate au fost apoi plasate în aceeași cameră de climă pentru 1.000 de ore de tratament termic umed.

Măsurătorile efectuate după îmbătrânire au arătat că fisurile erau complet sigilate și nu mai erau vizibile, iar modulele reparate au atins valori de rezistență de izolație de peste 200 MΩ-depășind cu mult cerințele de siguranță pentru funcționarea modulului fotovoltaic. „Chiar și după testul accelerat de căldură umedă, modulele au menținut o performanță ridicată de izolație și au trecut testul de scurgere umedă fără semne de pătrundere a umezelii”, au observat cercetătorii. Acest lucru confirmă capacitatea gelului de a restabili parametrii critici de siguranță și performanță în modulele de îmbătrânire.

 

Testarea instalației solare funcționale

Pentru a valida performanța reală-lumea, echipa de cercetare a implementat tehnica de reparație la o centrală solară de 10 MW din Republica Cehă, unde numeroase module au suferit degradarea foii din spate. „Gelul de polisiloxan a fost aplicat pe teren fără a demonta modulele-distribuite dintr-un cartuş de mână şi netezite peste suprafaţa foii din spate cu o spatulă”, a subliniat echipa. „Modulele reparate au fost lăsate să funcționeze în-condiții reale timp de trei luni, expuse la diferite temperaturi, umiditate și radiații UV.”

Testele de scurgere umedă efectuate după testul pe teren au confirmat că modulele reparate au păstrat rezistență ridicată la izolație și au funcționat normal, fără scădere a producției de energie în comparație cu modulele nedeteriorate. „Rezultatele timpurii pe teren demonstrează că gelul stabilizează eficient performanța modulului, deși este nevoie de testare pe termen lung-pentru mai mulți ani pentru a-i evalua pe deplin durabilitatea”, au declarat cercetătorii. „O întrebare-cheie rămasă este dacă foaia din spate reparată se poate potrivi cu performanța originalului-barierei de umezeală pe termen lung, în special în regiunile cu condiții meteorologice extreme.”

Cercetarea a fost publicată în lucrarea „Field-applicable polysiloxan gel repair for degradad photovoltaic module backsheets” în Journal of Photovoltaics Research. Grupul de cercetare a inclus oameni de știință de la Siltech Solutions Republica Cehă, Institutul Austriac de Cercetare pentru Chimie și Tehnologie (OFI) și Universitatea Tehnică Cehă din Praga-bazându-se pe eforturile de colaborare pentru a dezvolta soluții de întreținere fotovoltaice rentabile,-sustenabile.