Vue d'ensemble

Enveloppant et protégeant les cellules solaires, les films photovoltaïques (PV) sont des éléments essentiels des modules solaires. Deux matériaux sont fréquemment utilisés pour encapsuler les films photovoltaïques : l'élastomère de polyoléfine (POE) et l'éthylène-acétate de vinyle (EVA). Cet article présente une comparaison approfondie des performances du POE et de l'EVA pour les films solaires. Grâce à l'évaluation de nombreux attributs tels que la transparence optique, l'adhérence, la résistance à l'humidité et la stabilité à long terme, l'objectif de cette analyse est d'illustrer les avantages et les inconvénients de chaque matériau pour les applications dans le domaine de l'énergie solaire.

Transparence optique

La transparence optique affectant directement la quantité de lumière transférée aux cellules solaires, il s'agit d'un composant important des films photovoltaïques. En raison de sa clarté optique supérieure et de sa forte transmission de la lumière, l'EVA a longtemps été préféré. À l'inverse, le POE présente une transparence légèrement inférieure à celle de l'EVA. La différence entre les deux matériaux s'est néanmoins réduite grâce à des développements récents qui ont permis de produire des formulations de POE dotées de meilleures qualités optiques.

Adhésion aux encapsulants et aux cellules solaires

Pour préserver l'intégrité du module et empêcher l'infiltration d'humidité, il doit y avoir une forte adhérence entre le film PV, les cellules solaires et les encapsulants. Parce qu'il est polaire, l'EVA a une longue histoire de bonne adhérence à une variété de substrats, tels que le verre et les cellules solaires. Avec les promoteurs d'adhésion ou les traitements de surface appropriés, le POE peut obtenir une adhérence suffisante même s'il présente généralement une adhérence plus faible que l'EVA.

Résistance à l'humidité

Pour que les modules photovoltaïques soient fiables à long terme, la résistance à l'humidité est essentielle. Pour des périodes prolongées, l'EVA s'est avéré être un bon matériau résistant à l'humidité, offrant une barrière fiable contre l'entrée de la vapeur d'eau. Inversement, les caractéristiques de résistance à l'humidité des formulations POE peuvent varier, et certaines formulations nécessitent des couches supplémentaires de barrière à l'humidité pour fonctionner de la même manière que l'EVA.

Stabilité accrue

Pour les films photovoltaïques, la stabilité à long terme est cruciale car, pendant leur durée de vie, ils sont soumis à diverses contraintes environnementales. L'EVA a une longue histoire de stabilité à long terme fiable et est largement utilisé dans le secteur. Il garantit la longévité du module photovoltaïque en démontrant une résistance exceptionnelle aux rayons UV et à la détérioration thermique. Alors que le POE offre une forte stabilité thermique et une résistance aux rayons UV, l'obtention des niveaux de stabilité à long terme nécessaires peut nécessiter une sélection et une formulation minutieuses des additifs.

Aspects de la fabrication

En ce qui concerne les procédures de fabrication, le POE et l'EVA présentent tous deux des avantages. L'EVA a une longue histoire, est largement utilisé et a accès à des équipements et des méthodes de traitement sophistiqués. À l'inverse, le POE présente des avantages potentiels en termes de réduction des périodes de durcissement, de baisse des températures de traitement et d'augmentation de l'efficacité énergétique au cours du processus de fabrication des modules. Ces éléments permettent de réduire les coûts de fabrication et d'accroître la flexibilité de la production.

Dans le domaine de l'énergie photovoltaïque, l'EVA et le POE présentent des avantages et des inconvénients distincts. L'EVA est peu coûteux, simple à produire, résistant au stockage, se réticule rapidement et adhère bien au verre solaire et aux feuilles de support. Le POE offre des avantages en termes d'anti-PID et de performances matérielles solides. Résistance supérieure au PID, résistivité élevée, taux élevé de barrière à la vapeur d'eau, tolérance aux basses températures et résistance au jaunissement.

Film EVA

Les principaux inconvénients de l'EVA sont que l'acétate de vinyle est facilement hydrolysé à la lumière, à l'oxygène, dans des environnements chauds et humides, produisant de l'acide acétique qui corrode la surface de la cellule solaire ainsi que la bande de cuivre. En outre, l'EVA réagit avec le Na dans le verre pour produire un grand nombre d'ions Na en mouvement, ce qui réduit la puissance. En outre, l'EVA est susceptible de jaunir dans des environnements photothermiques, ce qui réduit la transmission de la lumière et augmente la perte de puissance globale du module photovoltaïque.

Film POE

Le POE présente certains inconvénients, notamment sa faible polarité, qui fait que le solvant auxiliaire polaire précipite sur la surface de la membrane lors de la fabrication du film adhésif, laissant la surface plate et facilement déplaçable ; les particules de POE coûtent plus cher que l'EVA, et le traitement est difficile bien que la lèvre du film soit simple à accrocher. Le consensus général est que les variables suivantes contribueront principalement à l'expansion de la proportion d'application des particules de POE dans les particules de film adhésif au cours des prochaines années :

1. Batterie de type N : Actuellement, l'efficacité de conversion photoélectrique de la batterie de type P est presque à la limite supérieure de 24,5%, alors que celle de la batterie de type N est plus élevée. La plaquette de silicium de la batterie de type P dopée au composite bore-oxygène accélère l'atténuation du potentiel, tandis que la batterie de type N dopée à l'échelle présente de bonnes performances en matière d'atténuation. L'effet PID de la batterie de type N est plus sensible à la surface de réception de la lumière. Une fois que la lumière revient, le module de type N avec une atténuation PID importante entraînera également des dommages permanents. En outre, la barrière à la vapeur d'eau de la plaque arrière est insuffisante lorsque la batterie de type N est emballée avec un seul verre. Par conséquent, l'utilisation d'un film adhésif POE pour l'emballage peut prolonger la durée de vie du module et réduire son taux global de transmission de la vapeur d'eau. Par conséquent, la popularité croissante des piles de type N peut entraîner une augmentation du nombre de POE.

2. Puissance des batteries à grande échelle : ces dernières années, on a constaté une amélioration notable de la puissance des différents types de modules de batterie, une augmentation du pouvoir calorifique et une plus grande influence de la température sur les caractéristiques électriques de la batterie, notamment sa puissance de crête et sa tension en circuit ouvert. Par conséquent, ces dernières années, les matériaux d'emballage auraient dû être soumis à des critères de performance électrique plus stricts.

La comparaison des performances des films solaires entre EVA et POE met en évidence plusieurs facteurs que les fabricants de modules devraient prendre en compte. L'EVA offre une stabilité à long terme, une forte adhérence, une bonne transparence optique et une résistance avérée à l'humidité. Avec une formulation et un traitement adéquats, le POE peut donner des résultats satisfaisants, même s'il est légèrement moins performant en termes de transparence optique et d'adhérence. Il présente des avantages en termes de réduction des températures de traitement, d'accélération des temps de durcissement et de réduction possible des coûts. En fonction des besoins particuliers du module photovoltaïque, il convient de choisir entre l'EVA et le POE, en tenant compte d'aspects tels que les performances optiques, les exigences en matière d'adhérence, la résistance à l'humidité, la stabilité à long terme et les problèmes de fabrication.