Vuosi 2024 on käännekohta aurinkosähköteollisuudelle, sillä kova kilpailu vauhdittaa kennoteknologian ja teollisten sovellusten nopeaa kehitystä ja ylittää reilusti kymmenen vuoden takaisen vauhdin. Näistä innovaatioista huolimatta kapselointikalvon valinta – olipa kyseessä sitten POE (polyolefiinielastomeeri), EVA (eteeni-vinyyliasetaattikopolymeeri) tai EPE – on edelleen kriittinen ja laajalti keskusteltu aihe sekä lasi-lasi-, lasi-taustalevy- että joustavien moduulien osalta.
Ulkokäyttöön tarkoitetut aurinkopaneelit kärsivät neljästä pääasiallisesta ympäristötekijästä: lämmöstä, hapesta, vedestä ja ultraviolettisäteilystä (UV-säteilystä). Vaikka biologinen aktiivisuus on näissä sovelluksissa merkityksetöntä, muilla tekijöillä on ratkaiseva rooli materiaalivalinnassa. Tässä artikkelissa vertaillaan EVA:n ja POE:n suorituskykyä näissä olosuhteissa ja tarjotaan uusia näkemyksiä ja menetelmiä materiaalivalintaan.
1. Lämpö
Sekä EVA että POE kestävät silloittuina lyhytaikaista altistumista noin 150 °C:n lämpötiloille. EVA kuitenkin hajoaa yli 200 °C:n lämpötiloissa vapauttaen merkittäviä määriä etikkahappoa, kun taas POE pysyy vakaana, kunnes lämpötila ylittää 300 °C.
2. Happi
Huoneenlämmössä molemmat materiaalit kestävät hyvin hapettumista. EVA sisältää kuitenkin pieniä määriä vapaita etikkahappomonomeerejä, jotka ovat alttiita hapettumiselle korkeissa lämpötiloissa. Sitä vastoin POE, joka koostuu kokonaan kemiallisesti stabiileista hiili-vetysidoksista, vaatii huomattavasti korkeampia lämpötiloja reagoidakseen hapen kanssa.
3. Vesi
EVA:n esteriryhmät ovat alttiita hydrolyysille, mikä johtaa karboksyyliryhmien muodostumiseen, jotka kiihdyttävät edelleen hydrolyysiä ja materiaalin hajoamista. POE, jonka ketju on täysin hiili-vety, on kemiallisesti stabiili eikä hydrolyysi vaikuta siihen. Lisäksi POE:lla on erinomainen vesihöyrynkestävyys, sillä sen vesihöyryn läpäisynopeus (WVTR) on noin 3 g/m2·24h 38 °C:ssa ja 90 %:n suhteellisessa kosteudessa verrattuna EVA:n WVTR-arvoon 25 g/m2·24h. Tämä alhaisempi läpäisevyys parantaa POE:n kykyä suojata moduulin sisäisiä komponentteja kosteusvaurioilta.
4. Ultraviolettisäteily
POE:n kokonaan hiili-vetyketjurakenteessa on vahvat kemialliset sidokset – CH-sidokset 414 kJ/mol ja CC-sidokset 332 kJ/mol – mikä tekee niistä vastustuskykyisiä UV-valon aiheuttamalle hajoamiselle. Sitä vastoin EVA:n esteriryhmät sisältävät CO-sidoksia, joiden sidosenergia on alle 330 kJ/mol ja jotka ovat alttiimpia UV-hajoamiselle.
Johtopäätös
Neljästä ulkokäyttöön tarkoitettujen sovellusten luotettavuuteen vaikuttavasta keskeisestä tekijästä – lämpö, happi, vesi ja UV – POE suoriutuu jatkuvasti paremmin kuin EVA. Aurinkokennoista tulee yhä tehokkaampia ja niiden luotettavuusvaatimukset ovat entistä korkeammat, joten POE on edelleen optimaalinen valinta pitkäaikaisen ja vakaan tehontuotannon varmistamiseksi ulkoympäristöissä.
