Развитие солнечной фотоэлектрической (ФЭ) технологии стало важным компонентом перехода к возобновляемым источникам энергии в мировом масштабе. Фотоэлектрические модули, с другой стороны, подвержены ряду механизмов деградации, один из наиболее известных из которых известен как потенциально-индуцированная деградация (PID). Эти механизмы могут подорвать долгосрочную надежность и эффективность фотоэлектрических модулей. ПИД может привести к значительным потерям производительности фотоэлектрических модулей, поэтому необходимо найти эффективные методы ограничения последствий этого явления. Целью данной работы является исследование использования функциональных антивозрастных добавок в пленках для инкапсуляции солнечных фотоэлектрических модулей для решения проблемы фотоэлектрической индукции (PID), которая призвана обеспечить долговечность и эффективность солнечных панелей.

Потенциально-индуцированная деградация (ПИД): Понимание процесса

Процесс, известный как деградация, вызванная потенциалом (PID), происходит при наличии высокого напряжения между фотоэлементами и заземленной рамой модуля. Это напряжение создает токи утечки, что, в свою очередь, приводит к значительным потерям мощности. PID наиболее часто встречается в условиях высоких температур и повышенной влажности. Как правило, оно проявляется через несколько месяцев после установки и способно значительно ухудшить эксплуатационные характеристики фотоэлектрических модулей.

Механизм работы ПИД

В процессе фотоэлектрической ионизации (ФЭИ) ионы, в частности ионы натрия, перемещаются с поверхности стекла через герметик в солнечные элементы. Это перемещение происходит под воздействием электрического поля. В результате миграции ионов образуются пути утечки, что приводит к потерям энергии. В свете этого инкапсулянт играет значительную роль в снижении или ухудшении выраженности ПИД.

В солнечных фотоэлектрических модулях функция инкапсуляционных пленок

Инкапсуляционные пленки абсолютно необходимы для защиты солнечных элементов от механических повреждений, проникновения влаги и загрязняющих веществ из окружающей среды. В течение всего срока службы фотоэлектрических модулей они должны поддерживать адгезию, оптическую чистоту и стабильность на исключительно высоком уровне. Двумя примерами часто используемых инкапсулянтов являются полиолефин (POE) и этиленвинилацетат (EVA).

Важное значение антивозрастных ингредиентов

Обычно в состав инкапсуляционных пленок добавляют химические вещества, препятствующие старению, чтобы улучшить их свойства, в частности, устойчивость к таким механизмам деградации, как ПИД. Поскольку эти функциональные добавки играют значительную роль в повышении термостабильности, устойчивости к УФ-излучению и общей долговечности инкапсуляционного материала, они являются важным компонентом в процессе сохранения работоспособности фотоэлектрических модулей.

Добавление функциональных антивозрастных ингредиентов для уменьшения последствий PID

Функциональные антивозрастные добавки, направленные на решение проблемы PID, могут быть охарактеризованы в соответствии с конкретными ролями, которые они играют в повышении характеристик инкапсулянта и ингибировании миграции ионов.

Для защиты от потенциально разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения необходимо включать в состав инкапсулирующих материалов химические вещества, препятствующие старению. Полимерные цепи могут разрушаться под воздействием ультрафиолетового излучения, что может привести к хрупкости и потере механической целостности. Благодаря использованию УФ-стабилизаторов инкапсулянт сохраняет свою структурную целостность, что, в свою очередь, снижает вероятность миграции ионов, которая является фактором, способствующим возникновению ПИД. Кроме того, УФ-стабилизаторы способствуют сохранению оптической чистоты инкапсулянта, что, в свою очередь, обеспечивает максимальное проникновение света в солнечные элементы.

Когда речь идет об улучшении термической стабильности инкапсуляционных пленок, все большее значение приобретают антивозрастные химические вещества. Высокие температуры и воздействие ультрафиолетового излучения могут ускорить окисление полимерной матрицы, что в конечном итоге приводит к ее разрушению. Механические и химические свойства инкапсулянта сохраняются благодаря присутствию антиоксидантов, которые предотвращают процесс окисления. Антиоксиданты минимизируют вероятность миграции ионов и токов утечки, которые являются основными факторами, способствующими возникновению ПИД. Для этого они предотвращают окисление, которое является фундаментальным явлением.

Когда речь идет о предотвращении разрушения капсулирующих материалов под воздействием влаги, антивозрастные химикаты просто необходимы. ПИД может ухудшиться из-за попадания влаги, которая облегчает движение ионов внутри инкапсулянта. Благодаря ингибиторам гидролиза повышается устойчивость инкапсулянта к воздействию влаги, что, в свою очередь, снижает вероятность возникновения ПИД. Именно благодаря этим ингибиторам инкапсулянт способен сохранять свою прочность даже в условиях повышенной влажности.

Добавки, предназначенные для повышения термостойкости инкапсуляционных пленок, обычно называют добавками против старения. При повышении температуры может происходить термическая деструкция полимерной матрицы, что может привести к снижению механической прочности материала и увеличению подвижности ионов. Поддержание стабильности инкапсулянта при высоких температурах облегчается благодаря термостабилизаторам, которые также помогают предотвратить термическую деградацию, которая может стать фактором развития ПИД.

Функции антивозрастных добавок и механизмы их действия

Когда речь идет о минимизации PID, мощность антивозрастные добавки Улучшение физических и химических свойств инкапсулирующих пленок является залогом их успеха. За действие этих добавок отвечают различные механизмы:

Повышенная устойчивость к УФ-лучам

Благодаря включению УФ-стабилизаторов пленка инкапсулянта становится более устойчивой к деградации под воздействием ультрафиолетового излучения. Предотвращая разрыв полимерных цепей, эта устойчивость помогает сохранить структурную целостность пленки и уменьшает образование путей миграции ионов, которые являются фактором, способствующим полимер-индуцированной диссоциации (PID).

Улучшение термостабильности

Предотвращая окисление и тепловую деградацию, антиоксиданты и термостабилизаторы способствуют повышению термической стабильности инкапсулянта и его свойств. Стабильность инкапсулянта позволяет ему сохранять свои защитные свойства в широком диапазоне температур, что, в свою очередь, снижает вероятность возникновения ПИД.

Высокая устойчивость к влаге

Когда речь идет о предотвращении ПИД, ингибиторы гидролиза являются важным компонентом, поскольку они повышают устойчивость инкапсулянта к проникновению влаги в ходе технологического процесса. Эти добавки снижают проницаемость инкапсулянта для водяного пара, что, в свою очередь, уменьшает возможность миграции ионов, вызванной влагой.

Применение в промышленности и технологический прогресс

В секторе солнечных фотоэлектрических элементов (ФЭУ) все чаще используются химические вещества против старения, которые являются функциональными компонентами инкапсулирующих пленок. Эти химические вещества были включены в инновационные составы, созданные ведущими производителями для обеспечения мощной защиты от ПИД и других механизмов деградации.

Важные события последнего времени

Создание многофункциональных добавок стало возможным благодаря недавним прорывам в науке о добавках. Эти добавки сочетают в себе устойчивость к ультрафиолетовому излучению, антиоксидантные свойства и влагостойкость в одном химическом веществе. Использование таких многофункциональных добавок позволяет упростить процесс производства и повысить общую эффективность инкапсулирующих пленок в снижении ПИД.

Перспективные тенденции

Ожидается, что разработка добавок на биологической основе, обеспечивающих экологические преимущества при сохранении превосходных характеристик, станет основным направлением будущих достижений в технологии инкапсулирующих пленок. Включение сложных наноматериалов в качестве антивозрастных добавок обещает еще больше повысить устойчивость к ПИД и общую долговечность фотоэлектрических модулей. Это связано с тем, что такие наноматериалы способны предотвращать процесс старения.

Заключение

Когда речь идет о решении проблемы потенциальной деградации инкапсуляционных пленок для солнечных фотоэлектрических батарей, решающую роль играют функциональные добавки против старения. Эти добавки значительно увеличивают срок службы и эффективность солнечных панелей по ряду причин, включая усиление защиты от ультрафиолетового излучения, термостабильность и влагостойкость. Улучшение качества инкапсулирующих пленок происходит благодаря постоянным исследованиям и разработкам в области аддитивных технологий. Эти усовершенствования помогают обеспечить надежность и устойчивость солнечных фотоэлектрических систем в течение всего срока службы. Ожидается, что стратегическое введение функциональных антивозрастных добавок будет оставаться важным компонентом в процессе преодоления проблем, связанных с ПИД и другими механизмами деградации, по мере дальнейшего развития солнечной промышленности.