فیلم بین لایه PVB درجه فتوولتائیک چیست و چرا اهمیت دارد؟

فیلم بین لایه PVB درجه فتوولتائیک چیست و چه تفاوتی با PVB معماری دارد؟

فیلم لایه‌ای پلی‌وینیل بوتیرال (PVB) برای چندین دهه در شیشه‌های ایمنی چند لایه استفاده شده است که معروف‌ترین آن در شیشه‌های جلو خودرو و شیشه‌های معماری است. در این کاربردها، وظایف اصلی PVB نگه داشتن قطعات شیشه پس از شکستن، جذب انرژی ضربه و ایجاد میرایی صوتی است. فیلم لایه‌ای PVB درجه فتوولتائیک یک هدف اساسی متفاوت و سخت‌تر را دنبال می‌کند: باید سلول‌های خورشیدی را در یک ماژول محصور کرده و از آن محافظت کند و همزمان حداکثر مقدار ممکن نور خورشید را به سطح سلول فعال منتقل کند، شفافیت نوری را در طول دهه‌ها قرار گرفتن در فضای باز حفظ کند، و تمامیت الکتریکی را در سراسر محدوده بارگذاری و دمای کامل سلول‌ها حفظ کند. یک ماژول خورشیدی مستقر در میدان تجربه خواهد شد.

PVB معماری استاندارد برای عملکرد مکانیکی فرموله شده است و برای انتقال نوری، پایداری طولانی مدت UV تحت تابش مداوم خورشید، یا الزامات چسبندگی و مقاومت در برابر رطوبت خاص ساخت ماژول فتوولتائیک بهینه نشده است. PVB درجه فتوولتائیک یک دسته محصول متمایز با یک فرمول مهندسی دقیق است که شامل تثبیت کننده های UV، نرم کننده های تخصصی، تقویت کننده های چسبندگی و بسته های آنتی اکسیدانی است که برای برآورده کردن الزامات عملکرد استانداردهای صلاحیت ماژول IEC 61215 و IEC 61730 در طول عمر ماژول پیش بینی شده بین 25 تا 3 سال انتخاب شده است. در نظر گرفتن این دو دسته مواد به عنوان قابل تعویض، یک اشتباه رایج و پرهزینه در طراحی ماژول است.

فیلم بین لایه‌ای PVB چه نقشی در ساختار ماژول خورشیدی دارد؟

یک ماژول فتوولتائیک شیشه ای استاندارد یا شیشه ای شیشه ای یک مجموعه چند لایه است که در آن سلول های خورشیدی کاملاً توسط مواد محصور کننده احاطه شده اند. این کپسولانت چندین عملکرد همزمان را انجام می دهد که برای عملکرد، قابلیت اطمینان و طول عمر ماژول بسیار مهم هستند. در ماژول‌هایی که از PVB به‌عنوان محصورکننده استفاده می‌کنند، فیلم هم در بالا و هم در زیر رشته سلول - بین شیشه جلو و سلول‌ها و بین سلول‌ها و شیشه عقب یا صفحه پشتی - قرار می‌گیرد و یک محیط مهر و موم پیوسته در اطراف مدار الکتریکی ایجاد می‌کند.

در طول فرآیند لمینیت، فیلم PVB تحت فشار خلاء در لمیناتور گرم می شود و باعث نرم شدن آن می شود، در اطراف هندسه سلول جریان می یابد و به صورت چسبنده به سطوح شیشه و سطوح سلول می چسبد. با سرد شدن، فیلم به یک ماتریس سخت، شفاف و ویسکوالاستیک تبدیل می‌شود که به طور مکانیکی سلول‌ها را پشتیبانی می‌کند، مدار سلول را به صورت الکتریکی از شیشه و قاب جدا می‌کند، انبساط حرارتی دیفرانسیل بین شیشه و سیلیکون را بافر می‌کند، و مانعی در برابر نفوذ رطوبت ایجاد می‌کند که در غیر این صورت باعث خوردگی سوللام فلزی شدن سلول می‌شود. تخریب ماژول کیفیت و مشخصات فیلم PVB به طور مستقیم تعیین می کند که هر یک از این عملکردها در طول عمر ماژول چقدر خوب انجام می شود.

ویژگی های کلیدی عملکرد فیلم PVB درجه فتوولتائیک چیست؟

عملکرد یک فیلم بین لایه PVB درجه فتوولتائیک با مجموعه ای از ویژگی ها مشخص می شود که مجموعا مناسب بودن آن را برای کپسوله سازی ماژول تعیین می کند. هر ویژگی دارای مشخصات قابل اندازه گیری است که تولیدکنندگان مسئول منتشر می کنند و تولیدکنندگان ماژول باید از طریق کنترل کیفیت ورودی و آزمایش صلاحیت دوره ای آن را تأیید کنند.

انتقال نوری

انتقال نوری بالا در محدوده طول موجی که سلول‌های فتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل می‌کنند - تقریباً 300 تا 1200 نانومتر برای سیلیکون کریستالی - برای جلوگیری از تلفات نوری انگلی در لایه کپسول‌کننده ضروری است. فیلم‌های PVB درجه فتوولتائیک معمولاً به مقادیر انتقال اولیه بالاتر از 90٪ در سراسر طیف مرئی دست می‌یابند که بر روی نمونه‌های شیشه چند لایه قبل از پیری تسریع شده اندازه‌گیری می‌شوند. با این حال، انتقال اولیه اهمیت کمتری نسبت به حفظ انتقال پس از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت UV و چرخه حرارتی دارد. فیلمی که با گذر 92 درصد شروع می شود اما پس از پنج سال قرار گرفتن در معرض میدان تا 80 درصد زرد می شود، باعث افت توان قابل اندازه گیری و دائمی می شود. فرمول‌های PV PVB با کیفیت بالا دارای تثبیت‌کننده‌های نور آمینی مانع (HALS) و جاذب‌های UV هستند که به طور خاص برای جلوگیری از تشکیل کروموفور در ماتریس پلیمری تحت تابش مداوم خورشید انتخاب شده‌اند.

نرخ انتقال بخار رطوبت

ورود بخار آب یکی از مکانیسم های اصلی تخریب طولانی مدت ماژول است. رطوبت باعث خوردگی متالیزاسیون نقره و آلومینیوم در سلول های خورشیدی می شود، لایه لایه شدن را در رابط های محصور کننده-شیشه و سلول محصورکننده افزایش می دهد و تخریب ناشی از پتانسیل (PID) را در ماژول هایی که در ولتاژهای بالای سیستم کار می کنند تسریع می کند. PVB ذاتاً دارای نرخ انتقال بخار رطوبت (MVTR) بالاتری نسبت به EVA است - محصور کننده جایگزین که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود - به این معنی که هنگام استفاده از PVB ساختارهای ماژول شیشه-شیشه به شدت ترجیح داده می شود، زیرا لایه های شیشه ای دوگانه به طور چشمگیری مسیر ورود رطوبت موثر را در مقایسه با صفحه پشتی پلیمری کاهش می دهند. برای ماژول های شیشه ای شیشه ای PVB، رطوبتی که از طریق مهر و موم لبه نفوذ می کند، عامل محدود کننده است و طراحی مناسب لبه برای تکمیل مقاومت در برابر رطوبت خود فیلم ضروری است.

قدرت چسبندگی به سطوح شیشه ای و سلولی

چسبندگی بین فیلم PVB و شیشه جلو، شیشه عقب و سطوح سلولی باید در تمام طیف دمایی که یک ماژول مستقر در میدان تجربه می کند قوی و پایدار بماند - از زیر 40- درجه سانتی گراد در تاسیسات آب و هوای سرد تا بالای 85 درجه سانتی گراد در محیط های بیابانی. لایه لایه شدن، که به صورت حباب های قابل مشاهده یا لکه های سفید در لامینیت ماژول ظاهر می شود، هم از نظر زیبایی شناختی غیرقابل قبول و هم از نظر عملی آسیب رسان است، زیرا مناطق لایه لایه شده عملکرد سد رطوبتی خود را از دست می دهند و پراکندگی نوری ایجاد می کنند که خروجی سلول را کاهش می دهد. فیلم‌های PVB درجه فتوولتائیک با افزودنی‌های تقویت‌کننده چسبندگی فرمول‌بندی می‌شوند و با سطوح چسبندگی کنترل‌شده در دسترس هستند - پارامتری که می‌تواند برای تعادل بین پیوند ساختاری قوی و رفتار آزادسازی کنترل‌شده مورد نیاز در برخی از طرح‌های ماژول تنظیم شود.

مقاومت حجمی و جداسازی الکتریکی

محصور کننده باید مقاومت الکتریکی بالایی را در طول عمر خود حفظ کند تا از جریان های نشتی از مدار سلول به قاب ماژول و ساختار نصب جلوگیری کند. از دست دادن مقاومت - که می تواند در هنگام جذب رطوبت زیاد یا زمانی که پلیمر تجزیه می شود رخ دهد - جریان نشتی را افزایش می دهد، PID را در سیستم های ولتاژ بالا تشدید می کند و خطرات ایمنی را در شرایط مرطوب ایجاد می کند. PVB درجه فتوولتائیک با کیفیت بالا مقاومت حجمی را در شرایط مرطوب بالای 10¹3 Ω·cm حفظ می کند، مشخصاتی که باید از طریق آزمایش گرمای مرطوب در دمای 85 درجه سانتی گراد / رطوبت نسبی 85 درصد به مدت 1000 ساعت مطابق با پروتکل های IEC 61215 تأیید شود.

چگونه PVB با EVA و سایر محفظه های خورشیدی مقایسه می شود؟

فیلم کوپلیمر اتیلن-وینیل استات (EVA) به دلیل هزینه کم، فرآیند لایه‌بندی به خوبی تثبیت شده و سازگاری گسترده با هر دو فن‌آوری سیلیکون کریستالی و سلول‌های لایه نازک، از لحاظ تاریخی بر بازار محصورکننده‌های خورشیدی تسلط داشته است. با این حال، EVA دارای نقاط ضعف به خوبی مستند شده است که علاقه به کپسول های جایگزین از جمله PVB، الاستومر پلی الفین (POE) و فیلم های آینومر را برانگیخته است. جدول زیر ویژگی های اصلی مقایسه ای مربوط به طراحان ماژول و تیم های تدارکات را خلاصه می کند.

مزیت مهم PVB نسبت به EVA استاندارد عدم تولید اسید استیک در طول پیری است. هنگامی که EVA تحت قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و درجه حرارت بالا تجزیه می شود، اسید استیک را به عنوان محصول جانبی واکنش برگشت پیوند متقابل آزاد می کند. اسید استیک متالیزاسیون سلولی را خورده، پوشش های ضد انعکاس را تخریب می کند و به ساختارهای سلولی لایه نازک خاصی حمله می کند. PVB تحت هیچ شرایط قرار گرفتن در معرض میدان، اسید استیک تولید نمی‌کند، و آن را به یک محفظه شیمیایی بی‌اثرتر برای طراحی‌های ماژول‌های با عمر طولانی و برای فناوری‌های لایه نازک که به ویژه به قرار گرفتن در معرض اسید حساس هستند، تبدیل می‌کند.

چه کاربردهایی برای فیلم میان لایه PVB درجه فتوولتائیک مناسب هستند؟

فیلم لایه‌ای PVB درجه فتوولتائیک قوی‌ترین توجیه تجاری خود را در کاربردهایی پیدا می‌کند که طول عمر ماژول، عملکرد نوری، یکپارچگی ساختار تحت بارگذاری مکانیکی، و مقاومت در برابر حالت‌های تخریب خاص بر هزینه‌های اولیه مواد اولویت دارند. چندین دسته برنامه به طور مداوم از کپسوله سازی PVB سود می برند.

• فتوولتائیک یکپارچه در ساختمان (BIPV) یکی از طبیعی‌ترین مناسب‌ها برای کپسوله‌سازی PVB است. ماژول های BIPV به طور همزمان به عنوان عناصر شیشه ای معماری و اجزای تولید الکتریسیته عمل می کنند که به عملکرد ایمنی ساختاری شیشه های معماری چند لایه - از جمله حفظ قطعات پس از شکستن - همراه با عملکرد نوری و الکتریکی یک ماژول خورشیدی نیاز دارند. PVB دارای سابقه چندین دهه گواهی ایمنی در شیشه های چند لایه معماری است و فرمول های درجه فتوولتائیک این اعتبار ایمنی را مستقیماً به محصول BIPV منتقل می کنند.
• ماژول های شیشه-شیشه دو وجهی در نظر گرفته شده برای سیستم های با ولتاژ بالا از مقاومت PID خوب PVB و عدم تولید اسید استیک بهره می برند، که هر دو با افزایش ولتاژ سیستم بیش از 1000 ولت و با افزایش طول عمر ماژول به 30 سال و بیشتر اهمیت بیشتری می یابند.
• ماژول‌های شیشه‌ای بدون قاب برای کالسکه‌ها، آلاچیق‌ها و سایبان‌های معماری نیاز به پوششی دارند که چسبندگی لبه‌های قوی را بدون پشتیبانی مکانیکی یک قاب آلومینیومی معمولی حفظ کند. چسبندگی بالای PVB به سطوح شیشه ای و چقرمگی مکانیکی آن، آن را به خوبی برای این تاسیسات سختگیرانه ساختاری مناسب می کند.
• تولیدکنندگان ماژول لایه نازک که از فناوری‌های سلولی تلورید کادمیوم (CdTe) یا مس ایندیم گالیم سلنید (CIGS) استفاده می‌کنند، دقیقاً به دلیل حساسیت این فناوری‌ها به اسید استیکی که EVA می‌تواند تولید کند، حساس هستند و بی‌اثر بودن شیمیایی PVB از شیمی سطح سلول در طول عمر عملیاتی ماژول محافظت می‌کند.

سازندگان ماژول هنگام انتخاب یک تامین کننده فیلم میان لایه PVB چه چیزی را باید ارزیابی کنند؟

انتخاب یک لایه بین لایه PVB درجه فتوولتائیک تصمیمی است که بر عملکرد ماژول، مسئولیت ضمانت و قابلیت بانکی تأثیر می گذارد - توانایی جذب منابع مالی پروژه از وام دهندگانی که به قابلیت اطمینان ماژول نشان داده شده نیاز دارند. یک فرآیند ارزیابی دقیق تامین کننده باید ابعاد زیر را مورد توجه قرار دهد:

• برگه های اطلاعات فنی کاملی را که گذردهی نوری قبل و بعد از 1000 ساعت قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش را پوشش می دهد بر اساس استاندارد IEC 61345، عملکرد گرمای مرطوب بر اساس استاندارد IEC 61215، مقاومت حجمی در شرایط مرطوب، چسبندگی لایه برداری به شیشه در دماهای متعدد، و نرخ انتقال بخار رطوبت را درخواست کنید - هر تامین کننده ای که قادر به ارائه این داده ها نباشد، نباید در نظر گرفته شود.
• بررسی کنید که فیلم در آزمون موفقیت آمیز صلاحیت ماژول IEC 61215 و IEC 61730 با حداقل یک سازنده ماژول تایید شده گنجانده شده است، و به جای پذیرش ادعاهای عمومی در مورد انطباق، ارجاعات گزارش آزمایشی خاص را درخواست کنید.
• سیستم مدیریت کیفیت تأمین‌کننده، داده‌های سازگاری دسته به دسته و مشخصات تحمل ضخامت را ارزیابی کنید - تغییرات ضخامت لایه PVB در عرض رول و در طول رول مستقیماً بر یکنواختی لایه‌گذاری تأثیر می‌گذارد و باید در محدوده 5± درصد مشخصات اسمی باشد.
• الزامات ذخیره سازی و جابجایی را به دقت ارزیابی کنید - فیلم PVB رطوبت سنجی است و باید در شرایط رطوبت کنترل شده زیر 30 درصد رطوبت نسبی نگهداری شود تا از جذب رطوبت قبل از لایه بندی که لمینیت بدون حباب و کیفیت نوری نهایی را به خطر می اندازد، جلوگیری شود.
• قابلیت پشتیبانی فنی تامین‌کننده را برای بهینه‌سازی فرآیند لمینیت در نظر بگیرید - پارامترهای دمای لایه‌کاری، زمان نگهداری خلاء و پارامترهای چرخه فشار برای PVB با پارامترهای تعیین‌شده برای EVA متفاوت است، و یک تامین‌کننده با تجربه باید بتواند راهنمایی‌های فرآیند خاص و پشتیبانی عیب‌یابی را در طول انتقال از EVA به کپسوله‌سازی PVB ارائه دهد.

فیلم لایه‌ای PVB درجه فتوولتائیک موقعیت کاملاً مشخص و قابل دفاعی را در چشم‌انداز محصورکننده خورشیدی اشغال می‌کند. برای کاربردهایی که بی اثری شیمیایی، عملکرد ایمنی ساختاری، حفظ کیفیت نوری و سازگاری با معماری ماژول شیشه-شیشه در اولویت هستند، ترکیبی از ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهد که EVA نمی‌تواند مطابقت داشته باشد و با افزایش طول عمر ماژول و ولتاژ سیستم بیشتر از استانداردهای فعلی، اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند.