Skystas silikoninis sandariklis, skirtas pažeistiems saulės modulio galiniams sluoksniams taisyti

Čekijos-Austrijos mokslininkų komanda sukūrė didelio našumo-polisiloksano gelį, kuris gali veiksmingai pataisyti pažeistus saulės modulių užpakalinius sluoksnius, atkurti jų izoliacines savybes ir pailginti senstančių fotovoltinių (PV) sistemų eksploatavimo trukmę. Šis naujoviškas sprendimas sprendžia svarbią problemą, su kuria susiduria saulės elektrinių operatoriai, nes dėl galinės plokštės degradacijos, ypač moduliuose, pagamintuose apie 2010 m., dažnai kyla susirūpinimas dėl saugos ir didelių energijos gamybos nuostolių.

Tyrėjai panaudojo specializuotą polisiloksano gelį, sukurtą bendradarbiaujant su Čekijos -silikono gamintoju „Siltech Solutions“, kuris paprastai naudojamas kaip pagalbinė PV modulių kapsuliavimo priemonė. Skirtingai nuo tradicinių standžių remonto medžiagų, komanda modifikavo gelį, kad pagerintų tekėjimą, o tai leido užpildyti net siaurus įtrūkimus ir suformuoti vientisą apsauginį sluoksnį ant pažeistų užpakalinių sluoksnių. Gelis sudarytas iš silikono -pagrindo polimerinės matricos, sustiprintos dūmų silicio dioksidu kaip užpildu, kad padidintų ilgaamžiškumą, ir drėgmę{4}} kietinančią medžiagą, kuri leidžia jam sukietėti veikiant aplinkos orui ir drėgmei.

„Drėgmės -sukeltas kietėjimo procesas vyksta nuo paviršiaus į išorę, o gelis palaipsniui kietėja, nes drėgmė pasklinda į medžiagą“, – aiškino mokslininkai. „Visiškai sukietėjus, gelis sudaro lankstų elastomerą, pasižymintį puikiomis tempimo ir pailgėjimo savybėmis, užtikrinant tvirtą sukibimą su visomis įprastomis apatinio sluoksnio medžiagomis, net ir tomis, kurios jau yra suirusios arba turi paviršiaus nelygumus. Šis sukibimas yra labai svarbus siekiant užkirsti kelią drėgmės patekimui, nes tai yra pagrindinė tolesnio galinio sluoksnio pažeidimo ir izoliacijos gedimo priežastis.

 

Bandymas naudojant pagrindo medžiagas

Polisiloksano gelis pirmą kartą buvo išbandytas naudojant penkis įprastus pagrindinio sluoksnio medžiagų tipus, atspindinčius PV moduliuose per pastarąjį dešimtmetį naudotų komponentų įvairovę: ko-ekstruzinį poliamidą (AAA užpakalinis sluoksnis); polivinilfluoridas (PVF)-PET dvisluoksnis; polivinilideno fluorido (PVDF)-dvisluoksnis PET sluoksnis; gruntu-dengtas PET; ir naujesnio etileno tetrafluoretileno (ETFE){4}}pagrindo kompozitas. Šios medžiagos buvo pasirinktos dėl plačiai paplitusio jų naudojimo ir žinomo pažeidžiamumo dėl skilimo laikui bėgant.

Stačiakampiai mėginiai (3 cm pločio, 12 cm ilgio) buvo iškirpti iš kiekvieno užpakalinio lapo tipo, o gelis buvo užteptas ant kiekvienos juostelės atviros pusės. „Antra užpakalinio sluoksnio juostelė, orine puse žemyn, buvo uždėta ant geliu dengto mėginio ir švelniai paspausta, kad būtų pasiektas vienodas gelio storis – maždaug 1,2 mm“, – paaiškino komanda. "Nuo kraštų buvo pašalintas gelio perteklius, o mėginiai 30 dienų buvo kietinami 25 laipsnių Celsijaus temperatūroje ir 55% santykinėje drėgmėje. Po sukietėjimo mėginiai buvo paspartinti sendinimo kameroje 85 laipsnių Celsijaus temperatūroje ir 85% santykinėje drėgme 1000 PVa{1000 PVa{1000 standartinio komponento {51 val.

Po{0}}bandymo analizė atskleidė, kad gelis pasižymi išskirtiniu sukibimu su visais penkiais užpakalinių sluoksnių tipais, o kiekviename mėginyje buvo pastebėtas 100 % sukibimas. Tai rodo, kad ryšys tarp gelio ir užpakalinio sluoksnio buvo stipresnis nei paties gelio, o tai patvirtina ilgalaikį patikimumą ir atsparumą delaminacijai.

 

Išbandykite aštuonerių{0}}metų-sugedusias plokštes

Tada gelis buvo išbandytas su senstančiais PV moduliais su AAA užpakaliniais sluoksniais, kurie veikė aštuonerius metus ir parodė rimtus gedimo požymius, įskaitant gilius išilginius įtrūkimus virš elementų šynų ir paviršiaus trapumą. Gelis buvo dozuojamas tiesiai į plyšius naudojant tikslią kasetę, tada tolygiai paskirstomas per visą užpakalinio sluoksnio paviršių plačia mentele, kad susidarytų apsauginė danga. Tada suremontuoti moduliai buvo patalpinti į tą pačią klimato kamerą 1000 valandų drėgno terminio apdorojimo.

Matavimai, atlikti po senėjimo, parodė, kad įtrūkimai buvo visiškai užsandarinti ir nebematyti, o suremontuoti moduliai pasiekė izoliacijos varžos vertes, viršijančias 200 MΩ-, gerokai viršijančias PV modulio veikimo saugos reikalavimus. „Net po pagreitinto drėgno karščio bandymo moduliai išlaikė aukštą izoliacijos našumą ir išlaikė šlapio nuotėkio testą be drėgmės patekimo požymių“, – pažymėjo mokslininkai. Tai patvirtina gelio gebėjimą atkurti svarbiausius saugos ir veikimo rodiklius senėjimo moduliuose.

 

Veikiančios saulės elektrinės bandymas

Siekdama patvirtinti tikrąjį{0}}pasaulio našumą, tyrėjų komanda įdiegė remonto techniką 10 MW saulės jėgainėje Čekijos Respublikoje, kur daugelis modulių buvo pablogėję. „Polisiloksano gelis buvo užteptas lauke neišardant modulių, išleidžiamų iš rankinės kasetės, ir mentele išlygintas ant užpakalinio sluoksnio paviršiaus“, – pabrėžė komanda. „Sutaisyti moduliai buvo palikti veikti realiomis-pasaulio sąlygomis tris mėnesius, veikiami įvairios temperatūros, drėgmės ir UV spindulių.

Po lauko bandymo atlikti šlapio nuotėkio bandymai patvirtino, kad suremontuoti moduliai išlaikė aukštą izoliacijos varžą ir veikė normaliai, o energijos išeiga nesumažėjo, palyginti su nepažeistais moduliais. „Ankstyvieji lauko rezultatai rodo, kad gelis veiksmingai stabilizuoja modulio veikimą, nors norint visapusiškai įvertinti jo patvarumą, reikia atlikti ilgalaikį-kelerių metų bandymą“, – teigė mokslininkai. „Pagrindinis likęs klausimas yra tai, ar suremontuotas užpakalinis sluoksnis gali atitikti originalo ilgalaikį-drėgmės barjerą, ypač regionuose, kuriuose yra ekstremalios oro sąlygos.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „Journal of Photovoltaics Research“. Tyrimų grupę sudarė mokslininkai iš „Siltech Solutions Czech Republic“, Austrijos chemijos ir technologijos tyrimų instituto (OFI) ir Čekijos technikos universiteto Prahoje, -remiantis bendromis pastangomis kuriant ekonomiškus, tvarius PV priežiūros sprendimus.