Tekutý silikonový tmel pro opravu poškozených zadních desek solárních modulů

Český-rakouský výzkumný tým vyvinul vysoce-výkonný polysiloxanový gel, který dokáže účinně opravit degradované zadní vrstvy solárních modulů, obnovit jejich izolační vlastnosti a prodloužit provozní životnost stárnoucích fotovoltaických (PV) systémů. Toto inovativní řešení řeší kritický problém, kterému čelí provozovatelé solárních elektráren, protože degradace zadní vrstvy-zejména u modulů vyrobených kolem roku 2010 často vede k obavám o bezpečnost a značným ztrátám při výrobě energie.

Výzkumníci použili specializovaný polysiloxanový gel, vyvinutý ve spolupráci s českým-výrobcem silikonů Siltech Solutions, který se obvykle používá jako pomocný prostředek pro zapouzdření FV modulů. Na rozdíl od tradičních pevných opravných materiálů tým upravil gel tak, aby měl zvýšenou tekutost, což mu umožnilo vyplnit i úzké trhliny a vytvořit bezešvou ochrannou vrstvu na poškozených zadních vrstvách. Gel se skládá z polymerové matrice na bázi silikonu-, vyztužené pyrogenním oxidem křemičitým jako plnivem pro zvýšení odolnosti, a vlhkostí-vytvrzovacího činidla, které umožňuje vytvrzení při vystavení okolnímu vzduchu a vlhkosti.

„Vlhkost-iniciovaný proces vytvrzování probíhá od povrchu směrem ven, přičemž gel postupně tvrdne, jak vlhkost difunduje do materiálu,“ vysvětlili vědci. "Po úplném vytvrzení vytvoří gel pružný elastomer s vynikající pevností v tahu a prodloužením, který zajišťuje silnou přilnavost ke všem běžným materiálům zadní vrstvy-i těm s již-existující degradací nebo nepravidelnostmi povrchu." Tato adheze je kritická pro zabránění pronikání vlhkosti, což je primární příčinou dalšího poškození zadní vrstvy a selhání izolace.

 

Test na materiálech zadní vrstvy

Polysiloxanový gel byl poprvé testován na pěti běžných typech materiálů zadní vrstvy, což odráželo rozmanitost komponent používaných ve fotovoltaických modulech za poslední desetiletí: ko-extrudovaný polyamid (AAA zadní vrstva); polyvinylfluorid (PVF)-PET dvojvrstva; polyvinylidenfluorid (PVDF)-PET dvojvrstva; PET potažený základním-základem; a novější kompozit na bázi ethylentetrafluorethylenu (ETFE)-. Tyto materiály byly vybrány kvůli jejich širokému použití a známé náchylnosti k degradaci v průběhu času.

Z každého typu zadní vrstvy byly vyříznuty pravoúhlé vzorky (3 cm široké, 12 cm dlouhé) a gel byl aplikován na vzduchovou -exponovanou stranu každého proužku. „Druhý proužek zadní vrstvy, vzduchovou stranou dolů, byl umístěn na vršek vzorku potaženého gelem- a jemně přitlačen, aby se dosáhlo jednotné tloušťky gelu přibližně 1,2 mm,“ uvedl tým. "Přebytečný gel byl z okrajů odstraněn a vzorky byly vytvrzeny při 25 stupních Celsia a 55% relativní vlhkosti po dobu 30 dnů. Po vytvrzení byly vzorky podrobeny urychlenému stárnutí v klimatické komoře při 85 stupních Celsia a 85% relativní vlhkosti po dobu 1000 hodin-standardním testem trvanlivosti fotovoltaických komponent."

Analýza po{0}}testu odhalila, že gel vykazoval výjimečnou přilnavost ke všem pěti typům zadní vrstvy, přičemž u každého vzorku bylo pozorováno 100% selhání soudržnosti. To naznačuje, že vazba mezi gelem a zadní vrstvou byla silnější než samotný gel, což potvrzuje dlouhodobou spolehlivost a odolnost vůči delaminaci.

 

Otestujte na osm{0}}letých-degradovaných panelech

Dále byl gel testován na stárnoucích fotovoltaických modulech se zadními vrstvami AAA, které byly v provozu osm let a vykazovaly vážné známky degradace, včetně hlubokých podélných trhlin nad přípojnicemi článků a povrchové křehkosti. Gel se nadávkoval přímo do trhlin pomocí přesné patrony a poté se pomocí široké špachtle rovnoměrně rozprostřel po celém povrchu zadní vrstvy, aby se vytvořil ochranný povlak. Opravené moduly byly poté umístěny do stejné klimatické komory na 1000 hodin vlhkého tepelného zpracování.

Měření provedená po stárnutí ukázala, že trhliny byly plně utěsněny a již nebyly viditelné, a opravené moduly dosáhly hodnot izolačního odporu nad 200 MΩ-, což značně překračuje bezpečnostní požadavky pro provoz FV modulů. "Dokonce i po zrychleném testu vlhkého tepla si moduly udržely vysoký izolační výkon a prošly testem těsnosti za mokra bez známek pronikání vlhkosti," poznamenali vědci. To potvrzuje schopnost gelu obnovit kritické metriky bezpečnosti a výkonu ve stárnoucích modulech.

 

Test na funkční solární elektrárně

Za účelem ověření skutečného-výkonu zavedl výzkumný tým techniku ​​opravy v 10MW solární elektrárně v České republice, kde u mnoha modulů došlo k degradaci spodní vrstvy. „Polysiloxanový gel byl aplikován v terénu bez demontáže modulů-vydávaných z ruční kazety a vyhlazený přes povrch zadní vrstvy špachtlí,“ zdůraznil tým. "Opravené moduly byly ponechány v provozu v reálných- podmínkách po dobu tří měsíců, vystaveny měnícím se teplotám, vlhkosti a UV záření."

Testy těsnosti za mokra provedené po zkoušce v terénu potvrdily, že opravené moduly si zachovaly vysoký izolační odpor a fungovaly normálně, bez poklesu energetického výkonu ve srovnání s nepoškozenými moduly. „První výsledky v terénu ukazují, že gel účinně stabilizuje výkon modulu, i když k úplnému posouzení jeho trvanlivosti je zapotřebí dlouhodobé{1}}testování po dobu několika let,“ uvedli vědci. "Klíčovou zbývající otázkou je, zda opravená zadní vrstva může odpovídat dlouhodobému-výkonu bariéry proti vlhkosti originálu, zejména v oblastech s extrémními povětrnostními podmínkami."

Výzkum byl publikován v článku „Field{0}}Applicable polysiloxane gel repair for degraded photovoltaic module backsheets“ v Journal of Photovoltaics Research. Výzkumná skupina zahrnovala vědce ze Siltech Solutions Czech Republic, Rakouského výzkumného institutu pro chemii a technologii (OFI) a Českého vysokého učení technického v Praze-na základě společného úsilí vyvinout nákladově-efektivní a udržitelná řešení údržby fotovoltaických systémů.