Hasarlı Güneş Modülü Arka Sayfalarının Onarımı İçin Akışkan Silikon Mastik

Çek-Avusturyalı bir araştırma ekibi, bozulmuş güneş modülü arka tabakalarını etkili bir şekilde onarabilen, yalıtım özelliklerini geri kazandıran ve yaşlanan fotovoltaik (PV) sistemlerin çalışma ömrünü uzatabilen yüksek-performanslı bir polisiloksan jel geliştirdi. Bu yenilikçi çözüm, güneş enerjisi santrali operatörlerinin karşı karşıya olduğu kritik bir sorunu ele alıyor; arka tabakanın bozulması (özellikle 2010 yılı civarında üretilen modüllerde)- genellikle güvenlik endişelerine ve önemli enerji üretimi kayıplarına yol açıyor.

Araştırmacılar, Çek-merkezli silikon üreticisi Siltech Solutions ile işbirliği içinde geliştirilen ve genellikle PV modülleri için kapsülleme yardımcı maddesi olarak kullanılan özel bir polisiloksan jeli kullandı. Ekip, geleneksel sert onarım malzemelerinin aksine, jeli gelişmiş akışkanlığa sahip olacak şekilde değiştirerek dar çatlakları bile doldurmasına ve hasarlı arka tabakalar üzerinde kesintisiz bir koruyucu katman oluşturmasına olanak tanıdı. Jel, dayanıklılığı artırmak için dolgu maddesi olarak füme silika ile güçlendirilmiş silikon-bazlı bir polimer matristen ve ortam havasına ve neme maruz kaldığında sertleşmesini sağlayan bir nem-kürleme maddesinden oluşur.

Araştırmacılar, "Nemin-başlattığı kürleme işlemi yüzeyden dışarıya doğru ilerler ve nem malzemeye yayıldıkça jel yavaş yavaş sertleşir" diye açıkladı. "Tamamen sertleştiğinde jel, mükemmel gerilme mukavemeti ve uzama özelliklerine sahip esnek bir elastomer oluşturur ve tüm genel arka tabaka malzemelerine (önceden- mevcut bozulma veya yüzey düzensizlikleri olanlara bile- güçlü yapışma sağlar." Bu yapışma, daha fazla arka tabaka hasarının ve yalıtım arızasının ana nedeni olan nem girişini önlemek için kritik öneme sahiptir.

 

Arka sayfa malzemeleri üzerinde test yapın

Polisiloksan jel ilk olarak son on yılda PV modüllerinde kullanılan bileşenlerin çeşitliliğini yansıtan beş yaygın arka tabaka malzeme türü üzerinde test edildi: birlikte-ekstrüzyona tabi tutulmuş poliamid (AAA arka tabaka); polivinil florür (PVF)-PET çift katmanı; poliviniliden florür (PVDF)-PET çift katmanı; astar-kaplı PET; ve daha yeni bir etilen tetrafloroetilen (ETFE)-bazlı kompozit. Bu malzemeler yaygın kullanımları ve zaman içinde bozulmaya karşı bilinen hassasiyetleri nedeniyle seçilmiştir.

Her bir arka tabaka türünden dikdörtgen numuneler (3 cm genişlik, 12 cm uzunluk) kesildi ve jel, her şeridin havaya- maruz kalan tarafına uygulandı. Ekip, "Jel kaplı numunenin üzerine hava tarafı aşağı bakacak şekilde ikinci bir arka tabaka şeridi yerleştirildi ve yaklaşık 1,2 mm'lik tekdüze bir jel kalınlığı elde etmek için hafifçe bastırıldı", diye açıkladı ekip. "Kenarlardan fazla jel çıkarıldı ve numuneler 25 santigrat derece ve %55 bağıl nemde 30 gün süreyle kürlendi. Kürlemenin ardından numuneler, 85 santigrat derece ve %85 bağıl nemdeki bir iklim odasında 1.000 saat boyunca hızlandırılmış yaşlanmaya tabi tutuldu-PV bileşen dayanıklılığı için standart bir test."

Son-test analizi, jelin beş arka tabaka tipinin tümüne olağanüstü yapışma sergilediğini ve her numunede %100 yapışma başarısızlığının gözlemlendiğini ortaya çıkardı. Bu, jel ile arka tabaka arasındaki bağın jelin kendisinden daha güçlü olduğunu gösterir ve uzun-vadeli güvenilirliği ve delaminasyona karşı direnci doğrular.

 

Sekiz-yıllık-yıpranmış paneller üzerinde test yapın

Daha sonra jel, sekiz yıldır faaliyette olan ve hücre baralarının üzerindeki derin uzunlamasına çatlaklar ve yüzey kırılganlığı dahil olmak üzere ciddi bozulma belirtileri gösteren, AAA arka tabakalarına sahip eskimiş PV modülleri üzerinde test edildi. Jel, hassas bir kartuş kullanılarak doğrudan çatlaklara dağıtıldı, ardından koruyucu bir kaplama oluşturmak üzere geniş bir spatula ile arka tabaka yüzeyinin tamamına eşit şekilde yayıldı. Onarılan modüller daha sonra 1000 saatlik nemli ısıl işlem için aynı iklim odasına yerleştirildi.

Eskime sonrasında alınan ölçümler, çatlakların tamamen kapatıldığını ve artık görünmediğini ve onarılan modüllerin, PV modülü çalışması için güvenlik gerekliliklerini fazlasıyla aşan 200 MΩ-'nin üzerinde yalıtım direnci değerlerine ulaştığını gösterdi. Araştırmacılar, "Hızlandırılmış nemli ısı testinden sonra bile modüller yüksek yalıtım performansını korudu ve ıslak sızıntı testini hiçbir nem girişi belirtisi olmadan geçti" dedi. Bu, jelin eskiyen modüllerdeki kritik güvenlik ve performans ölçümlerini geri kazanma yeteneğini doğruluyor.

 

Operasyonel güneş enerjisi santrali üzerinde test

Araştırma ekibi, gerçek dünya performansını-doğrulamak için, çok sayıda modülün arka tabaka bozulmasına maruz kaldığı Çek Cumhuriyeti'ndeki 10MW'lık bir güneş enerjisi santralinde onarım tekniğini uyguladı. Ekip, "Polisiloksan jeli, el tipi bir kartuştan dağıtılan modülleri sökmeden- sahada uygulandı ve arka tabaka yüzeyi bir spatula ile düzeltildi" diye vurguladı. "Onarılan modüller üç ay boyunca gerçek dünya koşullarında-çalışmaya bırakıldı; değişen sıcaklıklara, neme ve UV radyasyonuna maruz bırakıldı."

Saha denemesinden sonra gerçekleştirilen ıslak sızıntı testleri, onarılan modüllerin yüksek yalıtım direncini koruduğunu ve hasarsız modüllerle karşılaştırıldığında enerji çıkışında herhangi bir düşüş olmadan normal şekilde çalıştığını doğruladı. Araştırmacılar, "İlk saha sonuçları jelin modül performansını etkili bir şekilde stabilize ettiğini gösteriyor, ancak-dayanıklılığını tam olarak değerlendirmek için birkaç yıl süren uzun vadeli testlere ihtiyaç var" dedi. "Geri kalan önemli bir soru, onarılan arka tabakanın, özellikle aşırı hava koşullarına sahip bölgelerde, orijinalin uzun-vadeli nem bariyeri performansını karşılayıp karşılayamayacağıdır."

Araştırma, Journal of Photovoltaics Research dergisinde "Bozulmuş fotovoltaik modül arka sayfaları için Saha-uygulanabilir polisiloksan jel onarımı" makalesinde yayınlandı. Araştırma grubu, Siltech Solutions Çek Cumhuriyeti'nden, Avusturya Kimya ve Teknoloji Araştırma Enstitüsü'nden (OFI) ve Prag'daki Çek Teknik Üniversitesi'nden bilim adamlarını içeriyordu;-uygun maliyetli, sürdürülebilir PV bakım çözümleri geliştirmek için ortak çabalar geliştirdiler.