L'any 2024 marca un moment crucial per a la indústria fotovoltaica (FV), ja que la ferotge competència impulsa els ràpids avenços en la tecnologia de les cèl·lules i les aplicacions industrials, superant amb escreix el ritme de fa una dècada. Malgrat aquestes innovacions, l'elecció de la pel·lícula d'encapsulació, ja sigui POE (elastòmer de poliolefina), EVA (copolímer d'etilè-acetat de vinil) o EPE, continua sent un tema crític i àmpliament debatut tant per a la làmina de vidre-vidre, la làmina de vidre posterior com els mòduls flexibles.
Els mòduls fotovoltaics per a exteriors s'enfronten a la degradació a causa de quatre factors ambientals principals: calor, oxigen, aigua i radiació ultraviolada (UV). Tot i que l'activitat biològica és insignificant en aquestes aplicacions, els altres factors tenen un paper decisiu en la selecció de materials. Aquest article compara el rendiment de l'EVA i el POE en aquestes condicions, oferint nous coneixements i metodologies per a la selecció de materials.
1. Calor
Tant l'EVA com el POE, quan es reticulen, poden suportar una exposició a curt termini a temperatures d'uns 150 °C. Tanmateix, l'EVA es descompon a temperatures superiors a 200 °C, alliberant quantitats significatives d'àcid acètic, mentre que el POE roman estable fins que les temperatures superen els 300 °C.
2. Oxigen
A temperatura ambient, ambdós materials presenten una bona resistència a l'oxidació. Tanmateix, l'EVA conté traces de monòmers d'àcid acètic lliures, que són propensos a l'oxidació a temperatures elevades. En canvi, el POE, compost completament per enllaços carboni-hidrogen químicament estables, requereix temperatures significativament més altes per reaccionar amb l'oxigen.
3. Aigua
Els grups èster de l'EVA són susceptibles a la hidròlisi, cosa que porta a la formació de grups carboxil que acceleren la hidròlisi i la degradació del material. El POE, amb la seva cadena totalment de carboni-hidrogen, és químicament estable i no es veu afectat per la hidròlisi. A més, el POE presenta una resistència superior al vapor d'aigua, amb una taxa de transmissió de vapor d'aigua (WVTR) d'aproximadament 3 g/m2·24h a 38 °C i una humitat relativa del 90%, en comparació amb la WVTR de l'EVA de 25 g/m2·24h. Aquesta menor permeabilitat millora la capacitat del POE per protegir els components interns del mòdul dels danys causats per la humitat.
4. Radiació ultraviolada
L'estructura de cadena totalment de carboni-hidrogen del POE presenta enllaços químics forts (enllaços CH a 414 kJ/mol i enllaços CC a 332 kJ/mol), cosa que els fa resistents a l'escissió induïda per UV. Per contra, els grups èster de l'EVA contenen enllaços CO amb energies d'enllaç inferiors a 330 kJ/mol, que són més propensos a la degradació UV.
Conclusió
Entre els quatre factors clau que afecten la fiabilitat de les aplicacions a l'aire lliure (calor, oxigen, aigua i UV), el POE supera constantment l'EVA. A mesura que les cèl·lules fotovoltaiques es tornen cada cop més eficients i exigeixen una fiabilitat més estricta, el POE continua sent l'opció òptima per garantir una producció d'energia estable a llarg termini en entorns exteriors.
