Το έτος 2024 σηματοδοτεί μια κομβική στιγμή για τη βιομηχανία φωτοβολταϊκών (PV), καθώς ο έντονος ανταγωνισμός οδηγεί σε ραγδαίες εξελίξεις στην τεχνολογία κυψελών και στις βιομηχανικές εφαρμογές, ξεπερνώντας κατά πολύ τον ρυθμό που είχε σημειωθεί πριν από μια δεκαετία. Παρά τις καινοτομίες αυτές, η επιλογή της μεμβράνης ενθυλάκωσης - είτε πρόκειται για POE (ελαστομερές πολυολεφίνης), EVA (συμπολυμερές αιθυλενίου-οξικού βινυλίου) είτε για EPE - παραμένει ένα κρίσιμο και ευρέως συζητημένο θέμα τόσο για το γυαλί-γυαλί, το φύλλο γυάλινης πλάτης όσο και για τις εύκαμπτες μονάδες.
Τα εξωτερικά φωτοβολταϊκά πλαίσια αντιμετωπίζουν υποβάθμιση από τέσσερις κύριους περιβαλλοντικούς παράγοντες: θερμότητα, οξυγόνο, νερό και υπεριώδη (UV) ακτινοβολία. Ενώ η βιολογική δραστηριότητα είναι αμελητέα σε αυτές τις εφαρμογές, οι άλλοι παράγοντες παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επιλογή υλικών. Αυτό το άρθρο συγκρίνει την απόδοση των EVA και POE υπό αυτές τις συνθήκες, προσφέροντας νέες γνώσεις και μεθοδολογίες για την επιλογή υλικών.
1. Θερμότητα
Τόσο το EVA όσο και το POE, όταν είναι διασταυρωμένα συνδεδεμένα, μπορούν να αντέξουν βραχυπρόθεσμη έκθεση σε θερμοκρασίες γύρω στους 150°C. Ωστόσο, το EVA αποσυντίθεται σε θερμοκρασίες άνω των 200°C, απελευθερώνοντας σημαντικές ποσότητες οξικού οξέος, ενώ το POE παραμένει σταθερό μέχρι οι θερμοκρασίες να ξεπεράσουν τους 300°C.
2. Οξυγόνο
Σε θερμοκρασία δωματίου, και τα δύο υλικά εμφανίζουν καλή αντοχή στην οξείδωση. Ωστόσο, το EVA περιέχει ίχνη ελεύθερων μονομερών οξικού οξέος, τα οποία είναι επιρρεπή σε οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Αντίθετα, το POE, που αποτελείται εξ ολοκλήρου από χημικά σταθερούς δεσμούς άνθρακα-υδρογόνου, απαιτεί σημαντικά υψηλότερες θερμοκρασίες για να αντιδράσει με το οξυγόνο.
3. Νερό
Οι εστερικές ομάδες του EVA είναι ευαίσθητες στην υδρόλυση, οδηγώντας στο σχηματισμό καρβοξυλικών ομάδων που επιταχύνουν την περαιτέρω υδρόλυση και την υποβάθμιση του υλικού. Το POE, με την πλήρως αλυσίδα άνθρακα-υδρογόνου, είναι χημικά σταθερό και δεν επηρεάζεται από την υδρόλυση. Επιπλέον, το POE παρουσιάζει ανώτερη αντοχή στους υδρατμούς, με ρυθμό μετάδοσης υδρατμών (WVTR) περίπου 3 g/m2·24h στους 38°C και σχετική υγρασία 90%, σε σύγκριση με το WVTR του EVA που είναι 25 g/m2·24h. Αυτή η χαμηλότερη διαπερατότητα ενισχύει την ικανότητα του POE να προστατεύει τα εσωτερικά εξαρτήματα των μονάδων από ζημιές από την υγρασία.
4. Υπεριώδης ακτινοβολία
Η δομή της αλυσίδας POE, η οποία αποτελείται αποκλειστικά από άνθρακα-υδρογόνο, διαθέτει ισχυρούς χημικούς δεσμούς — δεσμούς CH στα 414 kJ/mol και δεσμούς CC στα 332 kJ/mol — καθιστώντας τα ανθεκτικά στην διάσπαση που προκαλείται από την υπεριώδη ακτινοβολία. Αντίθετα, οι εστερικές ομάδες του EVA περιέχουν δεσμούς CO με ενέργειες δεσμού κάτω από 330 kJ/mol, οι οποίοι είναι πιο επιρρεπείς στην υποβάθμιση από την υπεριώδη ακτινοβολία.
Σύναψη
Μεταξύ των τεσσάρων βασικών παραγόντων που επηρεάζουν την αξιοπιστία των εξωτερικών εφαρμογών - θερμότητα, οξυγόνο, νερό και υπεριώδη ακτινοβολία - το POE ξεπερνά σταθερά σε απόδοση το EVA. Καθώς τα φωτοβολταϊκά στοιχεία γίνονται ολοένα και πιο αποδοτικά και απαιτούν αυστηρότερη αξιοπιστία, το POE παραμένει η βέλτιστη επιλογή για την εξασφάλιση μακροπρόθεσμης, σταθερής ισχύος σε εξωτερικά περιβάλλοντα.
