Aasta 2024 tähistab fotogalvaanika (PV) tööstuse jaoks pöördelist hetke, kuna tihe konkurents soodustab kiiret arengut elemenditehnoloogias ja tööstuslikes rakendustes, ületades kaugelt kümne aasta taguse tempo. Vaatamata neile uuendustele on kapselduskile valik – olgu selleks POE (polüolefiin-elastomeer), EVA (etüleen-vinüülatsetaat-kopolümeer) või EPE – endiselt kriitiline ja laialdaselt arutatud teema nii klaas-klaas, klaas-tagakülg plaatide kui ka painduvate moodulite puhul.
Välistingimustes kasutatavad PV-moodulid kannatavad nelja peamise keskkonnateguri all: kuumus, hapnik, vesi ja ultraviolettkiirgus (UV-kiirgus). Kuigi bioloogiline aktiivsus on nendes rakendustes tühine, mängivad materjali valikul otsustavat rolli muud tegurid. See artikkel võrdleb EVA ja POE toimivust nendes tingimustes, pakkudes uusi teadmisi ja metoodikaid materjali valikuks.
1. Kuumus
Nii EVA kui ka POE taluvad ristseotuna lühiajalist kokkupuudet temperatuuriga umbes 150 °C. EVA laguneb aga temperatuuril üle 200 °C, vabastades märkimisväärses koguses äädikhapet, samas kui POE jääb stabiilseks kuni temperatuurini üle 300 °C.
2. Hapnik
Toatemperatuuril on mõlemal materjalil hea oksüdatsioonikindlus. EVA sisaldab aga jälgi vabade äädikhappe monomeeride suhtes, mis on kõrgetel temperatuuridel altid oksüdeeruma. Seevastu POE, mis koosneb täielikult keemiliselt stabiilsetest süsinik-vesiniksidemetest, vajab hapnikuga reageerimiseks oluliselt kõrgemaid temperatuure.
3. Vesi
EVA esterrühmad on hüdrolüüsi suhtes vastuvõtlikud, mis viib karboksüülrühmade moodustumiseni, mis kiirendavad edasist hüdrolüüsi ja materjali lagunemist. Täielikult süsinik-vesinikahelaga POE on keemiliselt stabiilne ja hüdrolüüs ei mõjuta seda. Lisaks on POE-l parem veeauru vastupidavus, mille veeauru läbilaskvuskiirus (WVTR) on umbes 3 g/m2·24h temperatuuril 38 °C ja 90% suhtelise õhuniiskuse juures, võrreldes EVA WVTR-iga, mis on 25 g/m2·24h. See madalam läbilaskvus suurendab POE võimet kaitsta sisemisi moodulikomponente niiskuskahjustuste eest.
4. Ultraviolettkiirgus
POE täielikult süsinik-vesinik ahelastruktuuril on tugevad keemilised sidemed – CH-sidemed energiaga 414 kJ/mol ja CC-sidemed energiaga 332 kJ/mol –, mis muudab need UV-kiirguse põhjustatud lõhustumise suhtes vastupidavaks. Seevastu EVA esterrühmad sisaldavad CO-sidemeid sidemeenergiaga alla 330 kJ/mol, mis on UV-kiirguse tõttu lagunemisele vastuvõtlikumad.
Kokkuvõte
Neljast peamisest välistingimustes rakenduste töökindlust mõjutavast tegurist – kuumus, hapnik, vesi ja UV – edestab POE pidevalt EVA-d. Kuna PV-elemendid muutuvad üha tõhusamaks ja nõuavad rangemat töökindlust, jääb POE optimaalseks valikuks pikaajalise ja stabiilse energiatarbimise tagamiseks välistingimustes.
