2024 год знаменует собой поворотный момент для фотоэлектрической (ФЭ) индустрии, поскольку жесткая конкуренция стимулирует стремительное развитие технологий ячеек и промышленных применений, значительно превосходящее темпы десятилетней давности. Несмотря на эти инновации, выбор инкапсулирующей пленки — будь то полиолефиновый эластомер (ПОЭ), сополимер этилена и винилацетата (ЭВА) или полиэтиленэтилен (ЭПЭ) — остается критически важной и широко обсуждаемой темой как для стеклянных модулей, так и для модулей со стеклянной задней панелью и гибких модулей.
Фотоэлектрические модули, предназначенные для использования на открытом воздухе, подвергаются деградации под воздействием четырех основных факторов окружающей среды: тепла, кислорода, воды и ультрафиолетового (УФ) излучения. Хотя биологическая активность в этих условиях незначительна, другие факторы играют решающую роль при выборе материала. В данной статье сравниваются характеристики ЭВА и ПОЭ в этих условиях, предлагаются новые идеи и методологии для выбора материала.
1. Нагрев
Как ЭВА, так и ПОЭ, будучи сшитыми, выдерживают кратковременное воздействие температур около 150 °C. Однако ЭВА разлагается при температурах выше 200 °C, выделяя значительное количество уксусной кислоты, тогда как ПОЭ остается стабильным до тех пор, пока температура не превысит 300 °C.
2. Кислород
При комнатной температуре оба материала демонстрируют хорошую устойчивость к окислению. Однако ЭВА содержит следовые количества свободных мономеров уксусной кислоты, которые склонны к окислению при повышенных температурах. В отличие от них, ПОЭ, состоящий исключительно из химически стабильных углерод-водородных связей, требует значительно более высоких температур для реакции с кислородом.
3. Вода
Эфирные группы ЭВА подвержены гидролизу, что приводит к образованию карбоксильных групп, которые ускоряют дальнейший гидролиз и деградацию материала. Полиэтиленоксид (ПОЭ), имеющий полностью углеродно-водородную цепь, химически стабилен и не подвержен гидролизу. Кроме того, ПОЭ обладает превосходной паропроницаемостью: скорость пропускания водяного пара (WVTR) составляет приблизительно 3 г/м²·24ч при 38°C и 90% относительной влажности, по сравнению с WVTR ЭВА, равным 25 г/м²·24ч. Эта более низкая проницаемость повышает способность ПОЭ защищать внутренние компоненты модуля от повреждений, вызванных влагой.
4. Ультрафиолетовое излучение
В структуре полиэфирэфира (POE), состоящей исключительно из углерод-водородных цепей, присутствуют прочные химические связи — связи CH с энергией 414 кДж/моль и связи CC с энергией 332 кДж/моль, — что делает их устойчивыми к расщеплению под действием УФ-излучения. Напротив, сложноэфирные группы EVA содержат связи CO с энергией связи ниже 330 кДж/моль, которые более подвержены деградации под действием УФ-излучения.
Заключение
Среди четырех ключевых факторов, влияющих на надежность работы в условиях открытого воздуха — тепло, кислород, вода и УФ-излучение — POE неизменно превосходит EVA. По мере того, как фотоэлектрические элементы становятся все более эффективными и предъявляют более строгие требования к надежности, POE остается оптимальным выбором для обеспечения долговременной и стабильной выработки электроэнергии в условиях открытого воздуха.
