Het jaar 2024 markeert een cruciaal moment voor de fotovoltaïsche (PV) industrie, aangezien felle concurrentie zorgt voor snelle vooruitgang in celtechnologie en industriële toepassingen, in een tempo dat veel hoger ligt dan tien jaar geleden. Ondanks deze innovaties blijft de keuze van de inkapselingsfolie – of het nu POE (polyolefine-elastomeer), EVA (ethyleen-vinylacetaatcopolymeer) of EPE is – een cruciaal en veelbesproken onderwerp voor zowel glas-glas-, glas-achterplaat- als flexibele modules.
Zonnepanelen voor buitengebruik worden aangetast door vier primaire omgevingsfactoren: hitte, zuurstof, water en ultraviolette (UV) straling. Hoewel biologische activiteit in deze toepassingen verwaarloosbaar is, spelen de andere factoren een doorslaggevende rol bij de materiaalkeuze. Dit artikel vergelijkt de prestaties van EVA en POE onder deze omstandigheden en biedt nieuwe inzichten en methoden voor materiaalselectie.
1. Warmte
Zowel EVA als POE kunnen, na verknoping, kortstondige blootstelling aan temperaturen rond de 150 °C weerstaan. EVA ontleedt echter bij temperaturen boven de 200 °C, waarbij aanzienlijke hoeveelheden azijnzuur vrijkomen, terwijl POE stabiel blijft tot temperaturen boven de 300 °C.
2. Zuurstof
Bij kamertemperatuur vertonen beide materialen een goede weerstand tegen oxidatie. EVA bevat echter sporen van vrije azijnzuurmonomeren, die bij verhoogde temperaturen gevoelig zijn voor oxidatie. POE, dat volledig is opgebouwd uit chemisch stabiele koolstof-waterstofbindingen, vereist daarentegen aanzienlijk hogere temperaturen om met zuurstof te reageren.
3. Water
De estergroepen van EVA zijn gevoelig voor hydrolyse, wat leidt tot de vorming van carboxylgroepen die verdere hydrolyse en materiaalafbraak versnellen. POE, met zijn volledig koolstof-waterstofketen, is chemisch stabiel en wordt niet beïnvloed door hydrolyse. Bovendien vertoont POE een superieure waterdampweerstand, met een waterdampdoorlaatbaarheid (WVTR) van ongeveer 3 g/m²·24u bij 38 °C en 90% relatieve luchtvochtigheid, vergeleken met de WVTR van EVA van 25 g/m²·24u. Deze lagere doorlaatbaarheid verbetert het vermogen van POE om interne modulecomponenten te beschermen tegen vochtschade.
4. Ultraviolette straling
De volledig uit koolstof-waterstofketens bestaande structuur van POE kenmerkt zich door sterke chemische bindingen – CH-bindingen met een energie van 414 kJ/mol en CC-bindingen met een energie van 332 kJ/mol – waardoor ze bestand zijn tegen UV-geïnduceerde splitsing. De estergroepen van EVA daarentegen bevatten CO-bindingen met bindingsenergieën onder de 330 kJ/mol, die gevoeliger zijn voor UV-degradatie.
Conclusie
Van de vier belangrijkste factoren die de betrouwbaarheid van buitentoepassingen beïnvloeden – hitte, zuurstof, water en UV – presteert POE consequent beter dan EVA. Naarmate PV-cellen steeds efficiënter worden en aan strengere betrouwbaarheidseisen voldoen, blijft POE de optimale keuze om een stabiele stroomopbrengst op lange termijn in buitenomgevingen te garanderen.
