Photovoltaik-Solarsysteme sind aufgrund ihrer geringen Umweltauswirkungen zu einem der vielversprechendsten Systeme geworden. Trotz der langfristigen Zuverlässigkeit von Photovoltaik-Solarsystemen unter Feldbedingungen mit niedrigen Degradations- und Ausfallraten sind sie immer noch anfällig für Fehler wie Korrosion und Delaminierung. Zu den häufigsten Zuverlässigkeitsproblemen gehört der Effekt der potenzialinduzierten Degradation (PID) von Photovoltaikmodulen, der unter Feldbedingungen zu katastrophalen Ausfällen führen kann.
Der PID-Effekt ist definiert als die Leistungsverschlechterung, die durch das Anlegen einer hohen Spannung zwischen den Solarzellen und dem Rahmen der Photovoltaikmodule verursacht wird. Die Zusammensetzung von kristallinen Silizium-Photovoltaikmodulen ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.
Der PID-Effekt führt nicht nur zu einer Verschlechterung der Leistung von Photovoltaikmodulen, sondern auch zum Ausfall von Solarmodulen aus kristallinem Silizium, was in der praktischen Produktion zu irreversiblen Verlusten führt und sich erheblich auf die Kapazität auswirkt. Es wurde nachgewiesen, dass der PID-Effekt bei bifazialen Photovoltaikmodulen und -systemen zu einer starken Leistungsverschlechterung und zu Problemen bei der schnellen Abschaltung führt.
Ursachen des PID-Effekts
Die Ursachen für den PID-Effekt sind komplex und umfassen hauptsächlich die folgenden Faktoren:
1. Die Erdungsmethode für die Montage der Rahmen von Photovoltaikmodulen in Solarkraftwerken führt zu einem hohen Potenzial zwischen den Solarzellen und dem Boden.
2. Äußere Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Spannung, Lichteinfall und Erdungsbedingungen auf der Glasoberfläche.
3. Ob das Modul einen Rahmen hat.
4. Unterschiedliche Na+-Bewegungen, die durch die tatsächliche Verwendung von Materialien wie Glas, Verkapselungsfolien, Solarzellen und Rückwänden in Photovoltaikmodulen verursacht werden.
Die Stabilität von EVA-Verkapselungsfolien wird in hohem Maße von Umweltfaktoren beeinflusst, insbesondere von ultravioletter und infraroter Strahlung sowie von Feuchtigkeit. Die durch die Alterung von EVA-Verkapselungsfolien verursachten Versagensarten lassen sich in drei Typen zusammenfassen: Verfärbung, Delamination und Korrosion. Die Alterung von EVA-Verkapselungsfolien kann zu einer optischen Entkopplung aufgrund von Verfärbung (Vergilbung, Bräunung) führen, was einen Leistungsverlust, eine verminderte Haftung, Delaminierung und Korrosion von Metallteilen durch Essigsäure zur Folge hat. Die Alterung von EVA-Verkapselungsfolien löst die Deacetylierungsreaktion zur Bildung von Essigsäure aus, wie im folgenden Diagramm dargestellt, wodurch der pH-Wert der Folie sinkt und die Korrosion der Bauteiloberfläche beschleunigt wird; die durch die Alterung erzeugten Säureionen bewirken die Migration von Na+-Ionen in der Glasschicht, wodurch der PID-Effekt ausgelöst wird.
EVA-Deacetylierungsreaktion
Forschungsfortschritt bei der PID-resistenten Modifizierung von EVA-Verkapselungsfolien
Als Reaktion auf den Mechanismus des PID-Effekts, der durch Na+-Migration in kristallinen Siliziummodulen ausgelöst wird, umfasst die PID-resistente Modifikation von EVA-Verkapselungsfolien hauptsächlich zwei Aspekte: erstens die Hemmung der EVA-Alterung und zweitens die Reduzierung der internen Ionenmigrationsrate von EVA-Verkapselungsfolien, um den durch Na+-Migration ausgelösten PID-Effekt zu verhindern.
Im ersten Fall können hochleistungsfähige, alterungsbeständige EVA-Verkapselungsfolien durch Modifikation entwickelt werden. Da EVA-Verkapselungsfolien mit hohem Volumenwiderstand niedrige Ionenmigrationsraten innerhalb der Folie aufweisen, können Phänomene wie Leckagen aufgrund schlechter Isolierung durch eine Erhöhung des Volumenwiderstandes verringert werden.
COACE R2120 ist ein silangepfropftes photovoltaisches EVA, das in photovoltaischen EVA-Folien verwendet wird, um die Haftung nach der Alterung zu verbessern, insbesondere um die Durchgangsrate von PCT-Alterungstests zu erhöhen, Monomerrückstände zu reduzieren und die Ausbeute der verkapselten Produkte zu verbessern.
COACE RM211A ist ein aminofunktionalisierter säurebeständiges Additiv für EVA-PhotovoltaikfolienSie zielt darauf ab, die Alterungs- und Säurebeständigkeit von EVA-Folien bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit zu verbessern.
COACE RM210A ist ein anorganischer, säurebeständiger EVA-Masterbatch. Zu seinen Vorteilen gehören eine geringe Zugabemenge, hohe Effizienz, leichte Dispersion und minimale Auswirkungen auf die Transparenz.
COACE RM208 ist ein säurebeständiges organisches Masterbatch, das dem anorganischen relativ ähnlich ist und die Transparenz nicht beeinträchtigt. Es ist nicht nur säurebeständig, sondern kann auch Kationen einfangen und bietet eine gewisse Beständigkeit gegen PID.
COACE R2320 ist ein Epoxid-funktionalisiertes EVA Anti-PID-Additiv.
Optimale Kombinationsmöglichkeiten:
1- RM210A: 1% + R2320: 4%.
2- RM208: 2% + R2320: 3%.
