Mi az a fotovoltaikus minőségű PVB interlayer film, és miért számít?

Mi az a fotovoltaikus minőségű PVB interlayer film, és miben különbözik az építészeti PVB-től?

A polivinil-butiral (PVB) rétegközi fóliát évtizedek óta használják laminált biztonsági üvegekben, leghíresebben az autók szélvédőiben és az építészeti üvegezésekben. Ezekben az alkalmazásokban a PVB elsődleges funkciója, hogy összetartsa az üvegdarabokat törés után, elnyeli az ütközési energiát, és akusztikus csillapítást biztosít. A fotovoltaikus minőségű PVB rétegközi fólia alapvetően más és igényesebb célt szolgál: egy modulon belül kell burkolnia és védenie a napelemeket, miközben a lehető legnagyobb mennyiségű napfényt továbbítja az aktív cella felületére, megőrzi az optikai tisztaságot több évtizedes kültéri expozíción keresztül, és megőrzi a cella áramkörének elektromos integritását a hőmérséklet, a tér és a páratartalom modulált UV-terhelésének teljes tartományában.

A szabványos építészeti PVB-t a mechanikai teljesítményre tervezték, és nem optimalizálták az optikai átvitelre, a hosszú távú UV-stabilitásra folyamatos napsugárzás mellett, vagy a fotovoltaikus modulok építése speciális tapadási és nedvességállósági követelményeire. A fotovoltaikus minőségű PVB egy külön termékkategória, gondosan megtervezett összetétellel, amely UV-stabilizátorokat, speciális lágyítókat, tapadást elősegítő anyagokat és antioxidáns csomagokat tartalmaz, amelyeket úgy választottak ki, hogy megfeleljenek az IEC 61215 és IEC 61730 modulminősítési szabványok teljesítménykövetelményeinek a modulok 25-30 éves várható élettartama alatt. E két anyagkategória felcserélhetőként való kezelése gyakori és költséges hiba a modultervezésben.

Milyen szerepet játszik a PVB interlayer film a napelem modul felépítésében?

A szabványos üveg-üveg vagy üveghátlapú fotovoltaikus modul olyan laminált szerelvény, amelyben a napelemeket teljesen körbeveszi a tokozási anyag. A tokozóanyag több egyidejű funkciót is ellát, amelyek kritikusak a modul teljesítménye, megbízhatósága és hosszú élettartama szempontjából. A PVB-t tokozásként használó modulokban a fólia a cellasor felett és alatt is el van helyezve – az elülső üveg és a cellák, valamint a cellák és a hátsó üveg vagy hátlap között – folyamatos zárt környezetet hozva létre az elektromos áramkör körül.

A laminálási folyamat során a PVB fóliát vákuumnyomás alatt melegítik fel egy laminálógépben, aminek hatására meglágyul, körbefolyik a cella geometriája körül, és ragasztva tapad mind az üvegfelületekhez, mind a cellafelületekhez. Lehűléskor a film kemény, átlátszó, viszkoelasztikus mátrixsá szilárdul, amely mechanikusan megtámasztja a sejteket, elektromosan elszigeteli a cella áramkörét az üvegtől és a kerettől, puffereli az üveg és a szilícium közötti hőtágulást, és gátat hoz létre a nedvesség behatolása ellen, amely egyébként a cella fémesedésének elektromos korrózióját, a rétegréteg leválását és végső leválását okozná. A PVB fólia minősége és specifikációja közvetlenül meghatározza, hogy a modul élettartama során ezek a funkciók milyen jól működnek.

Melyek a fotovoltaikus minőségű PVB fólia fő teljesítménytulajdonságai?

Az előadás a fotovoltaikus minőségű PVB rétegközi fólia tulajdonságok összessége jellemzi, amelyek együttesen határozzák meg a modulok beágyazására való alkalmasságát. Minden ingatlan mérhető specifikációkkal rendelkezik, amelyeket a felelős gyártók tesznek közzé, és amelyeket a modulgyártóknak ellenőrizniük kell a beérkező minőségellenőrzés és az időszakos minősítési tesztek révén.

Optikai átvitel

A nagy optikai áteresztőképesség a fotovoltaikus cellák elektromos árammá alakított hullámhossz-tartományában – körülbelül 300–1200 nm kristályos szilícium esetében – elengedhetetlen a tokozási rétegen belüli parazita optikai veszteségek elkerüléséhez. A fotovoltaikus minőségű PVB filmek általában 90% feletti kezdeti transzmissziós értékeket érnek el a látható spektrumban, laminált üvegmintákon mérve a gyorsított öregedés előtt. A kezdeti áteresztőképesség azonban kevésbé fontos, mint az áteresztőképesség megtartása hosszan tartó UV-sugárzás és hőciklus után. Az a film, amely 92%-os áteresztőképességgel kezdődik, de öt év terepi expozíció után 80%-ra sárgul, mérhető és állandó teljesítményveszteséget okoz. A kiváló minőségű PV PVB készítmények gátolt amin fénystabilizátorokat (HALS) és UV-abszorbereket tartalmaznak, amelyeket kifejezetten úgy választottak ki, hogy megakadályozzák a kromofor képződést a polimer mátrixban folyamatos napsugárzás hatására.

Nedvesség gőz átviteli sebesség

A vízgőz bejutása a modulok hosszú távú leromlásának egyik elsődleges mechanizmusa. A nedvesség korróziót okoz a napelemeken lévő ezüst- és alumínium fémezésben, elősegíti a rétegvesztést a tokozás-üveg és a tokozás-cella határfelületein, és felgyorsítja a potenciál-indukált degradációt (PID) a magas rendszerfeszültségen működő modulokban. A PVB-nek eredendően magasabb a nedvességgőz-áteresztési sebessége (MVTR), mint az EVA-nak – az iparban legszélesebb körben használt alternatív tokozóanyagnak –, ami azt jelenti, hogy az üveg-üveg modulos konstrukciók erősen előnyben részesítendők a PVB használatakor, mivel a kettős üvegréteg drámaian csökkenti a hatékony nedvesség behatolási útvonalat a polimer hátlaphoz képest. Az üveg-üveg PVB modulok esetében a peremtömítésen áthatoló nedvesség a korlátozó tényező, és a megfelelő éltömítés kialakítása elengedhetetlen a fólia saját nedvességállóságának kiegészítéséhez.

Tapadási szilárdság az üveghez és a cellafelületekhez

A PVB fólia és az elülső üveg, a hátsó üveg és a cellafelületek közötti tapadásnak erősnek és stabilnak kell maradnia a helyszíni modulok által tapasztalt teljes hőmérsékleti tartományban – a hideg éghajlatú telepítések -40°C alattitól a sivatagi környezetben 85°C feletti hőmérsékletig. A rétegelt rétegződés, amely látható buborékok vagy fehér foltok formájában nyilvánul meg a modullaminátumon belül, esztétikailag elfogadhatatlan és gyakorlatilag káros, mivel a rétegelt területek elveszítik nedvességzáró funkciójukat, és optikai szóródást hoznak létre, amely csökkenti a cella teljesítményét. A fotovoltaikus minőségű PVB fóliák tapadást elősegítő adalékanyagokkal vannak összeállítva, és szabályozott tapadási szintekkel kaphatók – ez a paraméter beállítható az erős szerkezeti kötés és az egyes modulok kialakításában megkövetelt szabályozott kioldódási viselkedés közötti egyensúly érdekében.

Térfogat-ellenállás és elektromos leválasztás

A tokozásnak fenn kell tartania a magas elektromos ellenállást teljes élettartama alatt, hogy megakadályozza a szivárgó áramokat a cella áramköréből a modul keretébe és a tartószerkezetbe. Az ellenállás elvesztése – ami akkor fordulhat elő, ha nagy a nedvességfelvétel, vagy amikor a polimer lebomlik – megnöveli a szivárgó áramot, súlyosbítja a PID-t a nagyfeszültségű rendszerekben, és nedves körülmények között biztonsági kockázatokat jelent. A kiváló minőségű fotovoltaikus minőségű PVB 10¹3 Ω·cm feletti térfogat-ellenállást tart nedves körülmények között, ezt a specifikációt nedves hőteszttel kell ellenőrizni 85°C-on / 85%-os relatív páratartalom mellett 1000 órán keresztül az IEC 61215 protokollok szerint.

Hogyan hasonlítható össze a PVB az EVA-val és más napelemes tokozással?

Az etilén-vinil-acetát (EVA) kopolimer fólia történelmileg uralta a napelem-kapszulák piacát alacsony költségének, jól bevált laminálási eljárásának, valamint a kristályos szilíciummal és a vékonyfilmes cellás technológiákkal való széles körű kompatibilitásnak köszönhetően. Az EVA-nak azonban vannak jól dokumentált gyengeségei, amelyek felkeltették az érdeklődést az alternatív kapszulázók, köztük a PVB, a poliolefin elasztomer (POE) és az ionomer filmek iránt. Az alábbi táblázat összefoglalja a modultervezők és a beszerzési csapatok szempontjából releváns főbb összehasonlító jellemzőket.

A PVB kritikus előnye a standard EVA-val szemben, hogy az öregedés során nem keletkezik ecetsav. Amikor az EVA UV-sugárzás és megemelt hőmérséklet hatására lebomlik, ecetsavat szabadít fel, mint a térhálósodás megfordítási reakciójának melléktermékét. Az ecetsav korrodálja a sejtek fémességét, lebontja a tükröződésgátló bevonatokat, és megtámad bizonyos vékonyréteg sejtszerkezeteket. A PVB nem termel ecetsavat semmilyen terepi expozíciós körülmény között, így lényegesen inertebb kémiai kapszulázó anyag a hosszú élettartamú modultervek és a vékonyréteg-technológiák esetében, amelyek különösen érzékenyek a savexpozícióra.

Milyen alkalmazások a legalkalmasabbak a fotovoltaikus minőségű PVB interlayer filmekhez?

A fotovoltaikus minőségű PVB rétegközi fólia legerősebb kereskedelmi indoklása azokban az alkalmazásokban található, ahol a modul élettartama, optikai teljesítménye, szerkezeti integritása mechanikai terhelés mellett, valamint a meghatározott lebomlási módokkal szembeni ellenállás prioritást élvez a kezdeti anyagköltséggel szemben. Számos alkalmazási kategória következetesen profitál a PVB tokozásból.

• Az épületbe integrált fotovoltaik (BIPV) az egyik legtermészetesebb illeszkedést képviselik a PVB-kapszulázáshoz. A BIPV modulok egyszerre szolgálnak építészeti üvegezési elemként és villamosenergia-termelő komponensként, amelyek megkövetelik a laminált építészeti üveg szerkezeti biztonsági teljesítményét – ideértve a töredékek törés utáni visszatartását – a napelem modul optikai és elektromos teljesítményével kombinálva. A PVB több évtizedes biztonsági tanúsítvánnyal rendelkezik az építészeti laminált üvegek területén, és a fotovoltaikus minőségű készítmények közvetlenül a BIPV termékbe viszik ezt a biztonsági tanúsítványt.
• A nagyfeszültségű közüzemi rendszerekbe szánt üveg-üveg bifaciális modulok a PVB jó PID-ellenállásából és az ecetsav-termelés hiányából származnak, ami mindkettő fontosabbá válik, mivel a rendszerfeszültségek 1000 V fölé emelkednek, és ahogy a modulok élettartama 30 évre vagy tovább nő.
• A kocsibeállók, pergolák és építészeti előtetők keret nélküli üveg-üveg moduljai olyan tokozást igényelnek, amely a hagyományos alumíniumkeret mechanikai alátámasztása nélkül is megőrzi az erős éltapadást. A PVB üvegfelületekhez való nagy tapadása és mechanikai szívóssága jól illeszkedik ezekhez a szerkezetileg igényes telepítésekhez.
• A kadmium-tellurid (CdTe) vagy réz-indium-gallium-szelenid (CIGS) cellás technológiát használó vékonyréteg-modulgyártók éppen azért részesítik előnyben a PVB-t, mert ezek a technológiák érzékenyek az EVA által generált ecetsavra, és a PVB kémiai tehetetlensége védi a sejtfelület kémiáját a modul teljes élettartama alatt.

Mit kell értékelniük a modulgyártóknak a PVB rétegközi fólia szállítójának kiválasztásakor?

A fotovoltaikus minőségű PVB közbenső fólia kiválasztása olyan döntés, amely befolyásolja a modul teljesítményét, a garanciális felelősséget és a bankképességet – azt a képességet, hogy projektfinanszírozást vonzanak a hitelezőktől, akik bizonyított modul-megbízhatóságot igényelnek. A szigorú beszállítóértékelési folyamatnak a következő dimenziókra kell vonatkoznia:

• Kérjen teljes műszaki adatlapot az 1000 órás UV-sugárzás előtt és után az IEC 61345 szerint, a nedves hőteljesítményről az IEC 61215 szerint, a térfogati ellenállásról nedves körülmények között, az üveghez való leválási tapadásról több hőmérsékleten és a nedvességgőz áteresztési sebességről – minden olyan szállítót, amely nem tudja megadni ezeket az adatokat, nem kell minősíteni.
• Győződjön meg arról, hogy a fólia részt vett-e legalább egy tanúsított modulgyártó által végzett sikeres IEC 61215 és IEC 61730 modulminősítési tesztben, és kérje a konkrét vizsgálati jelentés hivatkozásait, ahelyett, hogy elfogadná az általános megfelelőségi állításokat.
• Értékelje a szállító minőségirányítási rendszerét, a tételenkénti konzisztencia adatait és a vastagságtűrési előírásokat – A PVB-réteg vastagságának változása a tekercs szélességében és a tekercs hossza mentén közvetlenül befolyásolja a laminálás egyenletességét, és a névleges specifikáció ±5%-án belül kell lennie.
• Gondosan mérlegelje a tárolási és kezelési követelményeket – A PVB fólia higroszkópos, és szabályozott páratartalmú körülmények között kell tárolni 30% relatív páratartalom alatt, hogy megakadályozzák a laminálás előtti nedvességfelvételt, amely veszélyezteti a buborékmentes laminálást és a végső optikai minőséget.
• Vegye figyelembe a beszállító műszaki támogatási képességét a laminálási folyamat optimalizálásához – a PVB laminálási hőmérsékleti profilja, vákuumtartási ideje és préselési ciklus paraméterei eltérnek az EVA-ra megállapítottaktól, és egy tapasztalt beszállítónak képesnek kell lennie arra, hogy alkalmazás-specifikus útmutatást és hibaelhárítási támogatást nyújtson az EVA-ról a PVB-kapszulázásra való áttérés során.

A fotovoltaikus minőségű PVB rétegközi fólia jól körülhatárolható és védhető helyet foglal el a napelemes tokozási környezetben. Azoknál az alkalmazásoknál, ahol a kémiai tehetetlenség, a szerkezeti biztonsági teljesítmény, az optikai minőség megőrzése és az üveg-üveg modularchitektúrával való kompatibilitás prioritást élvez, olyan tulajdonságok kombinációját kínálja, amelyekkel az EVA nem tud párosulni, és amelyek egyre fontosabbak lesznek, ahogy az iparág a modulok élettartamát és a rendszerfeszültséget a jelenlegi szabványok által megköveteltnél tovább növeli.