Mikä on aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvo ja miksi sillä on väliä?

Mikä on aurinkosähköluokan PVB-välikalvo ja miten se eroaa arkkitehtonisesta PVB:stä?

Polyvinyylibutyraali (PVB) -välikalvoa on käytetty laminoidussa turvalasissa vuosikymmeniä, tunnetuimmin autojen tuulilaseissa ja arkkitehtonisissa laseissa. Näissä sovelluksissa PVB:n ensisijainen tehtävä on pitää lasinpalaset yhdessä rikkoontumisen jälkeen, absorboida iskuenergiaa ja tarjota akustista vaimennusta. Aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvo palvelee olennaisesti erilaista ja vaativampaa tarkoitusta: sen on kapseloitava ja suojattava aurinkokennoja moduulin sisällä ja samalla siirrettävä mahdollisimman paljon auringonvaloa aktiiviselle kennon pinnalle, säilytettävä optinen kirkkaus vuosikymmeniä kestäneen ulkoaltistuksen ajan ja säilytettävä kennopiirin sähköinen eheys koko lämpötila-, kosteus- ja UV-kuormitusalueella.

Vakioarkkitehtoninen PVB on suunniteltu mekaanista suorituskykyä varten, eikä sitä ole optimoitu optiselle läpäisylle, pitkäaikaiselle UV-stabiiliudelle jatkuvassa auringonsäteilyssä tai aurinkosähkömoduulirakenteen erityisiin tartunta- ja kosteudenkestovaatimuksiin. Aurinkosähkölaatuinen PVB on erillinen tuoteluokka, jonka huolellisesti suunniteltu koostumus sisältää UV-stabilisaattoreita, erityisiä pehmittimiä, adheesiota edistäviä aineita ja antioksidanttipakkauksia, jotka on valittu täyttämään IEC 61215- ja IEC 61730 -moduulien pätevyysstandardien suorituskykyvaatimukset moduulin arvioidulla 25–30 vuoden käyttöiällä. Näiden kahden materiaaliluokan käsitteleminen keskenään vaihdettavissa olevina on yleinen ja kallis virhe moduulien suunnittelussa.

Mikä rooli PVB-välikerroskalvolla on aurinkomoduulirakenteessa?

Tavallinen lasi-lasi tai lasitaustalevyinen aurinkosähkömoduuli on laminoitu kokoonpano, jossa aurinkokennot on kokonaan ympäröity kotelointimateriaalilla. Kapselointiaine palvelee useita samanaikaisia ​​toimintoja, jotka ovat kriittisiä moduulin suorituskyvyn, luotettavuuden ja pitkäikäisyyden kannalta. Moduuleissa, joissa käytetään PVB:tä kotelointiaineena, kalvo sijoitetaan sekä kennojonon ylä- että alapuolelle - etulasin ja kennojen väliin sekä kennojen ja takalasin tai takalevyn väliin - luoden jatkuvan tiiviin ympäristön sähköpiirin ympärille.

Laminointiprosessin aikana PVB-kalvo kuumennetaan tyhjiöpaineessa laminaattorissa, jolloin se pehmenee, virtaa kennon geometrian ympäri ja sitoutuu liimautuvasti sekä lasipintoihin että solupintoihin. Jäähtyessään kalvo jähmettyy sitkeäksi, läpinäkyväksi, viskoelastiseksi matriisiksi, joka tukee soluja mekaanisesti, eristää sähköisesti kennopiirin lasista ja kehyksestä, puskuroi lasin ja piin välistä lämpölaajenemista ja muodostaa esteen kosteuden sisäänpääsyltä, joka muuten aiheuttaisi solun metallisaation sähköisen korroosion, kalvon hajoamisen ja lopullisen hajoamisen. PVB-kalvon laatu ja tekniset tiedot määräävät suoraan, kuinka hyvin kukin näistä toiminnoista suoritetaan moduulin käyttöiän aikana.

Mitkä ovat aurinkosähköluokan PVB-kalvon tärkeimmät suorituskykyominaisuudet?

Esitys a aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvo on ominaista joukko ominaisuuksia, jotka yhdessä määrittävät sen soveltuvuuden moduulien kapselointiin. Jokaisella kiinteistöllä on mitattavissa olevat spesifikaatiot, jotka vastuulliset valmistajat julkaisevat ja jotka moduulien tuottajien tulee varmistaa saapuvan laadunvalvonnan ja määräaikaisten pätevyystestien avulla.

Optinen lähetys

Korkea optinen läpäisy aallonpituusalueella, jonka aurinkokennot muuntavat sähköksi – noin 300–1200 nm kiteiselle piille – on olennaista loisoptisten häviöiden välttämiseksi kapselointikerroksessa. Aurinkosähkölaatuiset PVB-kalvot saavuttavat yleensä yli 90 %:n alkuläpäisyarvot näkyvällä spektrillä, mitattuna laminoiduista lasinäytteistä ennen nopeutettua vanhenemista. Alkuperäinen läpäisykyky on kuitenkin vähemmän tärkeä kuin läpäisykyvyn säilyttäminen pitkäaikaisen UV-altistuksen ja lämpösyklin jälkeen. Kalvo, jonka läpäisy on 92 %, mutta kellastuu 80 %:iin viiden vuoden kenttäaltistuksen jälkeen, aiheuttaa mitattavissa olevan ja pysyvän tehohäviön. Korkealaatuiset PV PVB -formulaatiot sisältävät estettyjen amiinien valostabilisaattoreita (HALS) ja UV-absorboijia, jotka on erityisesti valittu estämään kromoforien muodostumista polymeerimatriisissa jatkuvassa auringonsäteilyssä.

Kosteushöyryn siirtonopeus

Vesihöyryn sisäänpääsy on yksi tärkeimmistä moduulien pitkäaikaisen hajoamisen mekanismeista. Kosteus aiheuttaa korroosiota hopean ja alumiinin metalloinnissa aurinkokennoissa, edistää delaminaatiota kotelointilasi- ja kotelointikenno-rajapinnoissa ja nopeuttaa potentiaalin aiheuttamaa hajoamista (PID) korkealla järjestelmäjännitteellä toimivissa moduuleissa. PVB:llä on luonnostaan ​​korkeampi kosteushöyryn läpäisynopeus (MVTR) kuin EVA:lla – teollisuudessa yleisimmin käytetyllä vaihtoehtoisella kapselointiaineella – mikä tarkoittaa, että lasi-lasimoduulirakenteet ovat erittäin suositeltavia PVB:tä käytettäessä, koska kaksi lasikerrosta vähentävät dramaattisesti tehokasta kosteuden tunkeutumisreittiä polymeeripohjaan verrattuna. Lasi-lasi PVB-moduuleissa reunatiivisteen läpi tunkeutuva kosteus on rajoittava tekijä, ja asianmukainen reunatiivisteen suunnittelu on olennaista täydentämään kalvon omaa kosteudenkestävyyttä.

Tarttuvuus lasi- ja solupintoihin

PVB-kalvon ja etulasin, takalasin ja kennopintojen välisen tartunnan tulee pysyä vahvana ja vakaana kaikilla kentällä asennetun moduulin kokemilla lämpötiloilla – alle -40 °C:sta kylmän ilmaston asennuksissa yli 85 °C:seen aavikkoympäristöissä. Delaminaatio, joka ilmenee näkyvinä kuplina tai valkoisina laikkuina moduulilaminaatin sisällä, on sekä esteettisesti mahdotonta hyväksyä että käytännössä vahingollista, koska delaminoituneet alueet menettävät kosteussulkutoimintonsa ja muodostavat optista sirontaa, joka vähentää solun tuotantoa. Aurinkosähkölaatuiset PVB-kalvot on formuloitu tarttuvuutta edistävillä lisäaineilla, ja niitä on saatavana kontrolloiduilla adheesiotasoilla – parametria, jota voidaan säätää tasapainottamaan vahvan rakenteellisen sidoksen ja joissakin moduulimalleissa vaaditun kontrolloidun irtoamiskäyttäytymisen välillä.

Tilavuusvastus ja sähköeristys

Kapselointiaineen on säilytettävä korkea sähkövastus koko käyttöikänsä ajan, jotta estetään vuotovirrat kennopiiristä moduulin runkoon ja asennusrakenteeseen. Resistiivisyyden menetys – joka voi tapahtua, kun kosteuden imeytyminen on korkea tai kun polymeeri hajoaa – lisää vuotovirtaa, pahentaa PID:tä suurjännitejärjestelmissä ja aiheuttaa turvallisuusriskejä märissä olosuhteissa. Korkealaatuinen aurinkosähkölaatuinen PVB säilyttää tilavuusresistanssin yli 10¹³ Ω·cm kosteissa olosuhteissa, mikä tulee varmistaa kostealla lämpötestillä 85 °C:ssa / 85 % suhteellisessa kosteudessa 1000 tunnin ajan IEC 61215 -protokollan mukaisesti.

Miten PVB verrataan EVA:han ja muihin aurinkokapselointiin?

Eteeni-vinyyliasetaatti (EVA) -kopolymeerikalvo on historiallisesti hallinnut aurinkokapselointimarkkinoita alhaisten kustannustensa, vakiintuneen laminointiprosessinsa ja laajan yhteensopivuuden ansiosta sekä kiteisen piin että ohutkalvokennotekniikoiden kanssa. EVA:lla on kuitenkin hyvin dokumentoituja heikkouksia, jotka ovat herättäneet kiinnostusta vaihtoehtoisiin kapselointiaineisiin, mukaan lukien PVB, polyolefiinielastomeeri (POE) ja ionomeerikalvot. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä moduulisuunnittelijoiden ja hankintaryhmien vertailuominaisuuksista.

PVB:n kriittinen etu tavalliseen EVA:han verrattuna on etikkahapon muodostumisen puuttuminen vanhenemisen aikana. Kun EVA hajoaa UV-altistuksen ja kohonneen lämpötilan alaisena, se vapauttaa etikkahappoa silloitusreaktion sivutuotteena. Etikkahappo syövyttää solujen metallointia, hajottaa heijastuksenestopinnoitteita ja hyökkää tiettyihin ohutkalvosolurakenteisiin. PVB ei tuota etikkahappoa missään kenttäaltistusolosuhteissa, joten se on huomattavasti kemiallisesti inertti kapselointiaine pitkäikäisille moduulirakenteille ja ohutkalvoteknologioille, jotka ovat erityisen herkkiä happoaltistukselle.

Mitkä sovellukset soveltuvat parhaiten aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvoille?

Aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvolla on vahvin kaupallinen perustelunsa sovelluksissa, joissa moduulin pitkäikäisyys, optinen suorituskyky, rakenteellinen eheys mekaanisessa kuormituksessa ja kestävyys tietyille hajoamismuodoille ovat etusijalla alkuperäisten materiaalikustannusten sijaan. Useat sovellusluokat hyötyvät jatkuvasti PVB-kapseloinnista.

• Rakennuksiin integroidut aurinkosähköt (BIPV) edustavat yhtä luonnollisimmista PVB-kapseloinnin sovelluksista. BIPV-moduulit toimivat samanaikaisesti arkkitehtonisina lasielementteinä ja sähköä tuottavina komponentteina, jotka edellyttävät laminoidun arkkitehtonisen lasin rakenteellista turvallisuutta – mukaan lukien sirpaleiden säilyminen rikkoontumisen jälkeen – yhdistettynä aurinkomoduulin optiseen ja sähköiseen suorituskykyyn. PVB:llä on vuosikymmenten mittainen turvallisuussertifiointihistoria arkkitehtonisen laminoidun lasin alalla, ja aurinkosähkötason formulaatiot kuljettavat tämän turvallisuustodistuksen suoraan BIPV-tuotteeseen.
• Suurijännitejärjestelmiin tarkoitetut lasi-lasi bifacial-moduulit hyötyvät PVB:n hyvästä PID-resistanssista ja etikkahapon muodostumisen puuttumisesta, jotka molemmat tulevat entistä tärkeämmiksi, kun järjestelmäjännitteet nousevat yli 1000 V:n ja moduulien käyttöiän pidentyessä 30 vuoteen ja pidemmälle.
• Kehyksettomat lasi-lasimoduulit autokatoksiin, pergoloihin ja arkkitehtonisiin kattokatoksiin vaativat kapselointiaineen, joka säilyttää vahvan reunojen tarttuvuuden ilman tavanomaisen alumiinirungon mekaanista tukea. PVB:n hyvä tarttuvuus lasipintoihin ja sen mekaaninen sitkeys tekevät siitä sopivan hyvin näihin rakenteellisesti vaativiin asennuksiin.
• Ohutkalvomoduulien valmistajat, jotka käyttävät kadmiumtelluridi- (CdTe) tai kupari-indiumgalliumselenidi (CIGS) -kennoteknologiaa, suosivat PVB:tä juuri siksi, että nämä tekniikat ovat herkkiä etikkahapolle, jota EVA voi tuottaa, ja PVB:n kemiallinen inertisyys suojaa solun pinnan kemiaa koko moduulin käyttöiän ajan.

Mitä moduulien valmistajien tulee arvioida valitessaan PVB-välikalvon toimittajaa?

Aurinkosähkölaatuisen PVB-välikerroskalvon valinta on päätös, joka vaikuttaa moduulin suorituskykyyn, takuuvastuuseen ja pankkikelpoisuuteen – kykyyn saada projektirahoitusta lainanantajilta, jotka vaativat todistettua moduulin luotettavuutta. Tiukan toimittajan arviointiprosessin tulisi koskea seuraavia ulottuvuuksia:

• Pyydä täydelliset tekniset tiedot, jotka kattavat optisen läpäisykyvyn ennen ja jälkeen 1000 tunnin UV-altistuksen IEC 61345 -standardin mukaan, kostean lämmön suorituskyvyn IEC 61215:n mukaan, tilavuuden resistiivisyyden kosteissa olosuhteissa, irtoamisen lasiin useissa lämpötiloissa ja kosteushöyryn läpäisynopeuden – toimittajia, jotka eivät pysty toimittamaan näitä arvoja, ei tule harkita kelpuutukseen.
• Varmista, että kalvo on sisällytetty vähintään yhden sertifioidun moduulin valmistajan suorittamaan onnistuneeseen IEC 61215- ja IEC 61730 -moduulien hyväksyntätestaukseen, ja pyydä erityisiä testiraportteja sen sijaan, että hyväksyisit yleisiä vaatimustenmukaisuusvaatimuksia.
• Arvioi toimittajan laadunhallintajärjestelmä, eräkohtaiset konsistenssitiedot ja paksuustoleranssimääritykset – PVB-kalvon paksuuden vaihtelu telan leveydellä ja rullan pituudella vaikuttaa suoraan laminoinnin tasaisuuteen, ja sen tulisi olla ±5 %:n sisällä nimellisspesifikaatiosta.
• Arvioi varastointi- ja käsittelyvaatimukset huolellisesti – PVB-kalvo on hygroskooppinen ja se on säilytettävä kontrolloiduissa kosteusolosuhteissa alle 30 %:n suhteellisessa kosteudessa, jotta estetään laminointia edeltävä kosteuden imeytyminen, joka vaarantaa kuplatonta laminointia ja lopullista optista laatua.
• Harkitse toimittajan teknistä tukea laminointiprosessin optimoinnissa – PVB:n laminoinnin lämpötilaprofiili, tyhjiön pitoaika ja puristusjakson parametrit poikkeavat EVA:lle määritetyistä parametreista, ja kokeneen toimittajan tulisi pystyä tarjoamaan sovelluskohtaista prosessiohjausta ja vianmääritystukea siirtyessään EVA:sta PVB-kapselointiin.

Aurinkosähköluokan PVB-välikerroskalvolla on selkeä ja puolustettava asema aurinkokapselointimaisemassa. Sovelluksissa, joissa kemiallinen inerttiys, rakenteellinen turvallisuussuorituskyky, optisen laadun säilyttäminen ja yhteensopivuus lasi-lasimoduuliarkkitehtuurin kanssa ovat etusijalla, se tarjoaa yhdistelmän ominaisuuksia, joita EVA ei voi vastata ja joka tulee yhä tärkeämmäksi, kun teollisuus lisää moduulien käyttöikää ja järjestelmän jännitteitä nykyisten standardien vaatimaa pidemmälle.