سال ۲۰۲۴، نقطه عطفی برای صنعت فتوولتائیک (PV) محسوب میشود، چرا که رقابت شدید، پیشرفتهای سریعی را در فناوری سلول و کاربردهای صنعتی به ارمغان میآورد که بسیار فراتر از سرعت یک دهه پیش است. با وجود این نوآوریها، انتخاب فیلم کپسولهسازی - چه POE (پلیالفین الاستومر)، EVA (اتیلن-وینیل استات کوپلیمر) یا EPE - همچنان موضوعی حیاتی و مورد بحث برای ماژولهای شیشه-شیشه، ورق پشت شیشه و ماژولهای انعطافپذیر است.
ماژولهای فتوولتائیک فضای باز در معرض تخریب ناشی از چهار عامل محیطی اصلی هستند: گرما، اکسیژن، آب و تابش فرابنفش (UV). در حالی که فعالیت بیولوژیکی در این کاربردها ناچیز است، عوامل دیگر نقش تعیینکنندهای در انتخاب مواد دارند. این مقاله عملکرد EVA و POE را در این شرایط مقایسه میکند و بینشها و روشهای جدیدی را برای انتخاب مواد ارائه میدهد.
۱. گرما
هر دو ماده EVA و POE، هنگامی که به صورت شبکهای پیوند میخورند، میتوانند در برابر قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض دمای حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد مقاومت کنند. با این حال، EVA در دمای بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد تجزیه میشود و مقادیر قابل توجهی اسید استیک آزاد میکند، در حالی که POE تا زمانی که دما از ۳۰۰ درجه سانتیگراد فراتر رود، پایدار میماند.
۲. اکسیژن
در دمای اتاق، هر دو ماده مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون نشان میدهند. با این حال، EVA حاوی مقادیر کمی مونومرهای اسید استیک آزاد است که در دماهای بالا مستعد اکسیداسیون هستند. در مقابل، POE که کاملاً از پیوندهای کربن-هیدروژن با ثبات شیمیایی تشکیل شده است، برای واکنش با اکسیژن به دمای بسیار بالاتری نیاز دارد.
۳. آب
گروههای استری EVA مستعد هیدرولیز هستند و منجر به تشکیل گروههای کربوکسیل میشوند که هیدرولیز بیشتر و تخریب مواد را تسریع میکنند. POE، با زنجیره کاملاً کربن-هیدروژن خود، از نظر شیمیایی پایدار است و تحت تأثیر هیدرولیز قرار نمیگیرد. علاوه بر این، POE مقاومت بخار آب فوقالعادهای را نشان میدهد، با نرخ انتقال بخار آب (WVTR) تقریباً 3 گرم بر متر مربع · 24 ساعت در دمای 38 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 90٪، در مقایسه با WVTR EVA که 25 گرم بر متر مربع · 24 ساعت است. این نفوذپذیری پایینتر، توانایی POE را در محافظت از اجزای داخلی ماژول در برابر آسیب رطوبت افزایش میدهد.
۴. تابش فرابنفش
ساختار زنجیرهای تمام کربن-هیدروژن POE دارای پیوندهای شیمیایی قوی - پیوندهای CH با انرژی ۴۱۴ کیلوژول بر مول و پیوندهای CC با انرژی ۳۳۲ کیلوژول بر مول - است که آنها را در برابر شکست ناشی از اشعه ماوراء بنفش مقاوم میکند. برعکس، گروههای استری EVA حاوی پیوندهای CO با انرژی پیوند کمتر از ۳۳۰ کیلوژول بر مول هستند که بیشتر مستعد تخریب در برابر اشعه ماوراء بنفش هستند.
نتیجهگیری
در میان چهار عامل کلیدی مؤثر بر قابلیت اطمینان کاربردهای فضای باز - گرما، اکسیژن، آب و اشعه ماوراء بنفش - POE همواره از EVA بهتر عمل میکند. با افزایش بهرهوری سلولهای PV و نیاز به قابلیت اطمینان دقیقتر، POE همچنان انتخاب بهینه برای تضمین خروجی توان پایدار و بلندمدت در محیطهای فضای باز است.
