El año 2024 marca un momento crucial para la industria fotovoltaica (FV), ya que la feroz competencia impulsa rápidos avances en la tecnología de células y aplicaciones industriales, superando con creces el ritmo de hace una década. A pesar de estas innovaciones, la elección de la película de encapsulación —ya sea POE (elastómero de poliolefina), EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo) o EPE— sigue siendo un tema crítico y ampliamente debatido tanto para módulos de vidrio-vidrio como para módulos con lámina posterior de vidrio y módulos flexibles.
Los módulos fotovoltaicos para exteriores se ven afectados por la degradación causada por cuatro factores ambientales principales: calor, oxígeno, agua y radiación ultravioleta (UV). Si bien la actividad biológica es insignificante en estas aplicaciones, los demás factores desempeñan un papel decisivo en la selección de materiales. Este artículo compara el rendimiento del EVA y el POE en estas condiciones, ofreciendo nuevas perspectivas y metodologías para la selección de materiales.
1. Calor
Tanto el EVA como el POE, cuando están reticulados, pueden soportar una exposición a corto plazo a temperaturas cercanas a los 150 °C. Sin embargo, el EVA se descompone a temperaturas superiores a los 200 °C, liberando cantidades significativas de ácido acético, mientras que el POE permanece estable hasta que las temperaturas superan los 300 °C.
2. Oxígeno
A temperatura ambiente, ambos materiales presentan buena resistencia a la oxidación. Sin embargo, el EVA contiene trazas de monómeros de ácido acético libres, que son propensos a oxidarse a temperaturas elevadas. Por el contrario, el POE, compuesto enteramente por enlaces carbono-hidrógeno químicamente estables, requiere temperaturas significativamente más altas para reaccionar con el oxígeno.
3. Agua
Los grupos éster del EVA son susceptibles a la hidrólisis, lo que da lugar a la formación de grupos carboxilo que aceleran aún más la hidrólisis y la degradación del material. El POE, con su cadena completamente de carbono-hidrógeno, es químicamente estable y no se ve afectado por la hidrólisis. Además, el POE presenta una resistencia superior al vapor de agua, con una tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de aproximadamente 3 g/m²·24h a 38 °C y 90 % de humedad relativa, en comparación con la WVTR del EVA de 25 g/m²·24h. Esta menor permeabilidad mejora la capacidad del POE para proteger los componentes internos del módulo de los daños causados por la humedad.
4. Radiación ultravioleta
La estructura de cadena de carbono-hidrógeno del POE presenta fuertes enlaces químicos (enlaces CH a 414 kJ/mol y enlaces CC a 332 kJ/mol), lo que los hace resistentes a la ruptura inducida por rayos UV. Por el contrario, los grupos éster del EVA contienen enlaces CO con energías de enlace inferiores a 330 kJ/mol, que son más propensos a la degradación por rayos UV.
Conclusión
Entre los cuatro factores clave que afectan la fiabilidad de las aplicaciones en exteriores (calor, oxígeno, agua y radiación UV), la tecnología POE supera sistemáticamente a la EVA. A medida que las células fotovoltaicas se vuelven más eficientes y exigen una fiabilidad más estricta, la tecnología POE sigue siendo la opción óptima para garantizar una producción de energía estable a largo plazo en entornos exteriores.
