Rok 2024 to przełomowy moment dla branży fotowoltaicznej (PV), ponieważ zacięta konkurencja napędza szybki postęp w technologii ogniw i zastosowaniach przemysłowych, znacznie przewyższający tempo sprzed dekady. Pomimo tych innowacji, wybór folii enkapsulacyjnej – czy to POE (elastomer poliolefinowy), EVA (kopolimer etylenu i octanu winylu), czy EPE – pozostaje kluczowym i szeroko dyskutowanym tematem zarówno w przypadku modułów szkło-szkło, arkuszy ze szklanym spodem, jak i modułów elastycznych.
Zewnętrzne moduły fotowoltaiczne ulegają degradacji pod wpływem czterech głównych czynników środowiskowych: ciepła, tlenu, wody i promieniowania ultrafioletowego (UV). Chociaż aktywność biologiczna jest w tych zastosowaniach znikoma, pozostałe czynniki odgrywają decydującą rolę w doborze materiałów. W niniejszym artykule porównano wydajność EVA i POE w tych warunkach, oferując nowe spostrzeżenia i metody doboru materiałów.
1. Ciepło
Zarówno EVA, jak i POE, po usieciowaniu, wytrzymują krótkotrwałą ekspozycję na temperatury około 150°C. Jednak EVA rozkłada się w temperaturach powyżej 200°C, uwalniając znaczne ilości kwasu octowego, podczas gdy POE pozostaje stabilny do momentu przekroczenia temperatury 300°C.
2. Tlen
W temperaturze pokojowej oba materiały wykazują dobrą odporność na utlenianie. Jednak EVA zawiera śladowe ilości wolnych monomerów kwasu octowego, które są podatne na utlenianie w podwyższonych temperaturach. Natomiast POE, składający się wyłącznie z chemicznie stabilnych wiązań węgiel-wodór, wymaga znacznie wyższych temperatur, aby zareagować z tlenem.
3. Woda
Grupy estrowe tworzywa EVA są podatne na hydrolizę, co prowadzi do tworzenia grup karboksylowych, które przyspieszają dalszą hydrolizę i degradację materiału. Polietylen (POE), z łańcuchem w pełni węglowo-wodorowym, jest stabilny chemicznie i odporny na hydrolizę. Ponadto, polietylen (POE) charakteryzuje się doskonałą odpornością na parę wodną, ze współczynnikiem przepuszczalności pary wodnej (WVTR) wynoszącym około 3 g/m²·24h w temperaturze 38°C i przy wilgotności względnej 90%, w porównaniu do współczynnika WVTR tworzywa EVA wynoszącego 25 g/m²·24h. Ta niższa przepuszczalność zwiększa zdolność POE do ochrony wewnętrznych elementów modułu przed uszkodzeniem przez wilgoć.
4. Promieniowanie ultrafioletowe
Całkowicie węglowo-wodorowa struktura łańcuchowa POE charakteryzuje się silnymi wiązaniami chemicznymi – wiązaniami CH o energii 414 kJ/mol i wiązaniami CC o energii 332 kJ/mol – co czyni je odpornymi na rozszczepienie pod wpływem promieniowania UV. Z kolei grupy estrowe EVA zawierają wiązania CO o energii wiązania poniżej 330 kJ/mol, które są bardziej podatne na degradację pod wpływem promieniowania UV.
Wniosek
Spośród czterech kluczowych czynników wpływających na niezawodność w zastosowaniach zewnętrznych – ciepła, tlenu, wody i promieniowania UV – POE konsekwentnie przewyższa EVA. W miarę jak ogniwa fotowoltaiczne stają się coraz bardziej wydajne i wymagają coraz większej niezawodności, POE pozostaje optymalnym wyborem zapewniającym długotrwałą, stabilną moc wyjściową w warunkach zewnętrznych.
