Les films photovoltaïques, également appelés films PV, comptent parmi les composants les plus importants des systèmes d'énergie solaire, car ils convertissent la lumière du soleil en énergie électrique. Cependant, ces films finissent par vieillir, ce qui peut entraîner une baisse de leurs performances ainsi qu'une réduction de l'efficacité avec laquelle ils génèrent de l'énergie. Pour créer des techniques d'atténuation efficaces, il est essentiel de bien comprendre le processus de vieillissement des films photovoltaïques. Afin de fournir une étude complète et multidimensionnelle des causes, des effets et des techniques d'atténuation des impacts du processus de vieillissement des films photovoltaïques, l'objectif de cet article est de présenter une vue d'ensemble du sujet. Nous présentons un examen professionnel et détaillé de ce sujet en nous penchant sur divers domaines, ce qui permet d'éclairer ce sujet sous plusieurs angles différents.
Implications du vieillissement
La lumière UV : L'exposition à la lumière ultraviolette (UV) est l'un des principaux facteurs qui contribuent au vieillissement des films photovoltaïques (PV). Les photons ultraviolets (UV) peuvent notamment induire des processus photochimiques susceptibles d'entraîner la dégradation des chaînes de polymères, une diminution de la résistance mécanique et une baisse des qualités de transmission de la lumière.
L'humidité : Le processus de vieillissement des films photovoltaïques peut être accéléré par des facteurs tels que des niveaux d'humidité élevés. Le film est susceptible d'être pénétré par des molécules d'eau, ce qui peut entraîner l'hydrolyse des chaînes de polymères, la délamination et la création de canaux conducteurs, qui contribuent tous à une diminution des performances électriques à l'intérieur du film.
Température et cycles thermiques L'augmentation de la température et les cycles thermiques sont des facteurs qui contribuent au vieillissement des films photovoltaïques. La scission de la chaîne de polymères, l'expansion et la contraction des matériaux et la production de défauts sont autant de conséquences possibles de la contrainte thermique, qui conduit finalement à une réduction des propriétés mécaniques et électriques du matériau.
Facteurs environnementaux Les polluants, les produits chimiques et les contaminants sont des exemples de facteurs environnementaux qui peuvent accélérer le processus de vieillissement des films photovoltaïques (PV). Ces conditions sont susceptibles de déclencher des réactions chimiques, l'oxydation et la corrosion, qui aboutissent finalement à la destruction du matériau et à une diminution de ses performances.
Les effets du vieillissement
Le vieillissement des films photovoltaïques (PV) peut entraîner une baisse de la production d'énergie en raison de la diminution de la transmission de la lumière, de l'augmentation des pertes résistives et de la diminution de la conductivité électrique. Au cours de la durée de vie du module, il en résulte une diminution de l'efficacité avec laquelle l'énergie est générée.
détérioration des propriétés mécaniques Les films PV peuvent subir une détérioration mécanique en vieillissant, ce qui peut entraîner une diminution de la résistance à la traction, une augmentation de la fragilité et une diminution de la résistance aux forces mécaniques de l'environnement. La fissuration du film, la délamination et la défaillance sous des charges mécaniques sont toutes des conséquences possibles de la dégradation mécanique et peuvent se produire dans les films.
Propriétés optoélectroniques : Le processus de vieillissement peut avoir un impact négatif sur les propriétés optoélectroniques des films photovoltaïques. Les altérations de la transparence, de la réflectivité et de l'indice de réfraction d'un film peuvent en fin de compte entraîner une diffusion de la lumière, des pertes optiques plus importantes et une absorption plus faible des photons, ce qui contribue à réduire l'efficacité de la conversion de l'énergie.
Durée de vie et durabilité : La durabilité et la durée de vie des films photovoltaïques sont toutes deux affectées par le passage du temps. La durée de vie prévue des films peut être réduite en raison d'un vieillissement accéléré, ce qui peut nécessiter des remplacements précoces et avoir un effet sur la faisabilité économique des systèmes d'énergie solaire.
Stratégies de réduction des risques
En ce qui concerne la sélection des matériaux, le choix de films photovoltaïques présentant une résistance accrue aux rayons ultraviolets, à l'humidité et à la température peut contribuer à réduire les effets du vieillissement. L'utilisation de matériaux offrant une meilleure stabilité, tels que des matériaux d'encapsulation sophistiqués et des revêtements protecteurs, permet d'accroître la durabilité des films.
Techniques d'encapsulation Des techniques d'encapsulation appropriées, telles que le scellement des bords, le laminage et l'utilisation de barrières contre l'humidité, peuvent empêcher l'intrusion de l'humidité et des variables externes, réduisant ainsi les effets du vieillissement.
Additifs anti-âge : Les films PV peuvent être rendus plus résistants aux effets du vieillissement en utilisant des additifs anti-vieillissement, qui comprennent des stabilisateurs UV, des antioxydants et des capteurs d'humidité. La performance du film peut être maintenue tandis que ces additifs peuvent empêcher les processus de dégradation, protéger contre les causes environnementales et empêcher la dégradation. Le COACE's RM211A est un additif anti-acidification pour l'amination de l'EVA. Il est principalement utilisé pour les films photovoltaïques EVA afin d'améliorer la résistance au vieillissement et les propriétés anti-acidification des films EVA dans des conditions d'humidité élevée et progressivement élevée.
Il est possible de réduire l'influence des éléments extérieurs sur le processus de vieillissement des films photovoltaïques (PV) en mettant en œuvre des techniques appropriées de contrôle de l'environnement. Ces mesures comprennent le contrôle de la pollution, la régulation de la température et la gestion de l'humidité.
Afin d'atténuer les effets du processus de vieillissement des films photovoltaïques et de garantir la performance et la fiabilité à long terme des systèmes d'énergie solaire, il est essentiel de bien comprendre ce processus. Au cours du processus de vieillissement, des facteurs tels que la lumière ultraviolette, l'humidité, la température et les conditions environnementales jouent tous un rôle clé. Ces facteurs contribuent à une perte de puissance, à une dégradation mécanique et à une diminution de la durabilité. Il est possible de réduire les effets du vieillissement et d'augmenter la durée de vie des films photovoltaïques en employant des tactiques d'atténuation telles que la sélection des matériaux, l'utilisation de techniques d'encapsulation, l'ajout d'additifs antivieillissement et le contrôle de l'environnement.
