Übersicht

Photovoltaik (PV)-Folien, die die Solarzellen umhüllen und schützen, sind wesentliche Bestandteile von Solarmodulen. Zwei Materialien, die häufig für die Verkapselung von PV-Folien verwendet werden, sind Polyolefin-Elastomer (POE) und Ethylen-Vinylacetat (EVA). In diesem Artikel wird ein umfassender Leistungsvergleich von POE und EVA für Solarfolien vorgestellt. Durch die Bewertung zahlreicher Eigenschaften wie optische Transparenz, Haftung, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Langzeitstabilität soll diese Analyse die Vor- und Nachteile der einzelnen Materialien für Solarenergieanwendungen aufzeigen.

Optische Transparenz

Da sich die optische Transparenz direkt auf die Menge des auf die Solarzellen übertragenen Lichts auswirkt, ist sie ein wichtiger Bestandteil von PV-Folien. Wegen seiner überlegenen optischen Klarheit und starken Lichtdurchlässigkeit wurde EVA lange Zeit bevorzugt. Umgekehrt weist POE eine geringfügig geringere Transparenz als EVA auf. Der Unterschied zwischen den beiden Materialien hat sich jedoch durch die jüngsten Entwicklungen verringert, die zu POE-Formulierungen mit besseren optischen Eigenschaften geführt haben.

Haftung an Verkapselungsmaterialien und Solarzellen

Um die Integrität des Moduls zu bewahren und das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, muss eine starke Haftung zwischen der PV-Folie und den Solarzellen und Verkapselungen bestehen. Da EVA polar ist, verfügt es seit langem über eine gute Haftung auf einer Vielzahl von Substraten, wie Glas und Solarzellen. Mit den richtigen Haftvermittlern oder Oberflächenbehandlungen kann POE eine ausreichende Haftung erreichen, auch wenn es in der Regel eine schlechtere Haftung als EVA aufweist.

Widerstandsfähigkeit gegen Nässe

Für die langfristige Zuverlässigkeit von PV-Modulen ist die Feuchtigkeitsbeständigkeit von entscheidender Bedeutung. EVA hat sich über längere Zeiträume als gutes feuchtigkeitsbeständiges Material erwiesen, das eine zuverlässige Barriere gegen das Eindringen von Wasserdampf bietet. Umgekehrt kann die Feuchtigkeitsbeständigkeit von POE-Formulierungen unterschiedlich sein, und einige Formulierungen benötigen zusätzliche Feuchtigkeitssperrschichten, um mit EVA gleichzuziehen.

Erweiterte Stabilität

Für PV-Folien ist die Langzeitstabilität von entscheidender Bedeutung, da sie während ihrer Lebensdauer einer Vielzahl von Umweltbelastungen ausgesetzt sind. EVA hat sich in der Vergangenheit durch eine zuverlässige Langzeitstabilität ausgezeichnet und wird in der Branche häufig verwendet. Es garantiert die Langlebigkeit der PV-Module durch seine hervorragende Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung und thermischer Beeinträchtigung. POE bietet zwar eine hohe thermische Stabilität und Beständigkeit gegen UV-Strahlung, das Erreichen der erforderlichen Langzeitstabilität kann jedoch eine sorgfältige Auswahl und Formulierung der Zusätze erfordern.

Aspekte der Herstellung

Was die Herstellungsverfahren betrifft, so haben POE und EVA beide Vorteile. EVA kann auf eine lange Geschichte zurückblicken, wird in großem Umfang eingesetzt und hat Zugang zu hoch entwickelten Anlagen und Verarbeitungsmethoden. Umgekehrt bietet POE potenzielle Vorteile in Form von kürzeren Aushärtungszeiten, niedrigeren Verarbeitungstemperaturen und einer höheren Energieeffizienz während des Modulherstellungsprozesses. Diese Elemente unterstützen niedrigere Herstellungskosten und mehr Flexibilität bei der Herstellung.

Im Bereich der Photovoltaik gibt es sowohl bei EVA als auch bei POE deutliche Vor- und Nachteile. EVA ist kostengünstig, einfach herzustellen, lagerbeständig, vernetzt schnell und lässt sich gut mit Solarglas und Rückseitenfolie verbinden. POE bietet Vorteile in Bezug auf PID-Beständigkeit und starke Materialeigenschaften. Hervorragende PID-Beständigkeit, hoher spezifischer Widerstand, hohe Wasserdampfsperre, niedrige Temperaturtoleranz und Vergilbungsbeständigkeit.

EVA-Folie

Die Hauptnachteile von EVA sind, dass Vinylacetat bei Licht, Sauerstoff, Hitze und Feuchtigkeit leicht hydrolysiert wird und Essigsäure entsteht, die die Oberfläche der Solarzelle und das Kupferband angreift. Außerdem reagiert EVA mit Na im Glas und erzeugt eine große Anzahl frei beweglicher Na-Ionen, was die Leistung verringert. Darüber hinaus kann EVA in photothermischen Umgebungen vergilben, was die Lichtdurchlässigkeit verringert und die Gesamtverlustleistung des PV-Moduls erhöht.

POE-Film

POE hat einige Nachteile, darunter die geringe Polarität, die dazu führt, dass sich polare Hilfslösungsmittel bei der Herstellung von Klebefilmen auf der Membranoberfläche ablagern und die Oberfläche flach und leicht verschiebbar wird; POE-Partikel sind teurer als EVA, und die Verarbeitung ist schwierig, obwohl die Filmlippe einfach aufzuhängen ist. Es besteht ein weitgehender Konsens darüber, dass die folgenden Variablen in den nächsten Jahren am stärksten zur Ausweitung des Anteils der POE-Partikel in Klebefolienpartikeln beitragen werden:

1. N-Typ-Batterie: Gegenwärtig liegt die photoelektrische Umwandlungseffizienz der P-Typ-Batterie fast an der Obergrenze von 24,5%, während die der N-Typ-Batterie höher ist. Der mit Bor-Sauerstoff-Verbundstoff dotierte Silizium-Wafer der P-Typ-Batterie beschleunigt die Potenzialdämpfung, während die N-Typ-Batterie mit Skalen-Dotierung eine gute Anti-Dämpfungsleistung aufweist. Der PID-Effekt der N-Typ-Batterie ist anfälliger für die lichtempfangende Oberfläche. Sobald das Licht zurückkehrt, wird das N-Typ-Modul mit signifikanter PID-Dämpfung ebenfalls zu dauerhaften Schäden führen. Darüber hinaus ist die Wasserdampfbarriere der Rückwand unzureichend, wenn die N-Typ-Batterie mit einem einzigen Glas verpackt ist. Daher kann die Verwendung von POE-Klebefolie für die Verpackung die Lebensdauer des Moduls verlängern und seine Wasserdampfdurchlässigkeit insgesamt verringern. Die zunehmende Beliebtheit der N-Typ-Batterie kann daher zu einem Anstieg der POE führen.

2. Leistung von Großbatterien: In den letzten Jahren hat sich die Leistung verschiedener Batteriemodultypen deutlich verbessert, der Heizwert ist gestiegen und der Einfluss der Temperatur auf die elektrischen Eigenschaften der Batterie, einschließlich Spitzenleistung und Leerlaufspannung, hat zugenommen. Infolgedessen sollten in den letzten Jahren strengere Kriterien für die elektrische Leistung an Verpackungsmaterialien gestellt werden.

Der Vergleich der Leistung von EVA- und POE-Solarfolien zeigt mehrere Faktoren auf, die Modulhersteller berücksichtigen sollten. EVA bietet langfristige Stabilität, starke Haftung, gute optische Transparenz und bewährte Feuchtigkeitsbeständigkeit. Mit der richtigen Formulierung und Verarbeitung kann POE eine zufriedenstellende Leistung erbringen, auch wenn es in Bezug auf optische Transparenz und Haftung leicht zurückbleibt. Es bietet Vorteile in Bezug auf niedrigere Verarbeitungstemperaturen, kürzere Aushärtungszeiten und mögliche Kostensenkungen. Die Entscheidung zwischen EVA und POE sollte auf der Grundlage der besonderen Anforderungen des PV-Moduls getroffen werden, wobei Aspekte wie optische Leistung, Haftungsanforderungen, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Langzeitstabilität und Herstellungsfragen zu berücksichtigen sind.