Anul 2024 marchează un moment crucial pentru industria fotovoltaică (PV), deoarece concurența acerbă determină progrese rapide în tehnologia celulelor și aplicațiile industriale, depășind cu mult ritmul de acum un deceniu. În ciuda acestor inovații, alegerea foliei de încapsulare - fie ea POE (elastomer poliolefinic), EVA (copolimer etilenă-acetat de vinil) sau EPE - rămâne un subiect critic și larg dezbătut atât pentru modulele sticlă-sticlă, folie-sticlă-spate, cât și pentru modulele flexibile.
Modulele fotovoltaice exterioare se confruntă cu degradarea din cauza a patru factori principali de mediu: căldură, oxigen, apă și radiații ultraviolete (UV). Deși activitatea biologică este neglijabilă în aceste aplicații, ceilalți factori joacă un rol decisiv în selecția materialelor. Acest articol compară performanța EVA și POE în aceste condiții, oferind noi perspective și metodologii pentru selecția materialelor.
1. Căldură
Atât EVA, cât și POE, atunci când sunt reticulate, pot rezista la expunere pe termen scurt la temperaturi de aproximativ 150°C. Cu toate acestea, EVA se descompune la temperaturi peste 200°C, eliberând cantități semnificative de acid acetic, în timp ce POE rămâne stabil până când temperaturile depășesc 300°C.
2. Oxigen
La temperatura camerei, ambele materiale prezintă o bună rezistență la oxidare. Cu toate acestea, EVA conține urme de monomeri de acid acetic liberi, care sunt predispuși la oxidare la temperaturi ridicate. În schimb, POE, compus în întregime din legături carbon-hidrogen stabile chimic, necesită temperaturi semnificativ mai ridicate pentru a reacționa cu oxigenul.
3. Apă
Grupările esterice ale EVA sunt susceptibile la hidroliză, ceea ce duce la formarea de grupări carboxil care accelerează hidroliza și degradarea materialului. POE, cu lanțul său complet carbon-hidrogen, este stabil chimic și nu este afectat de hidroliză. În plus, POE prezintă o rezistență superioară la vaporii de apă, cu o rată de transmisie a vaporilor de apă (WVTR) de aproximativ 3 g/m2·24h la 38°C și o umiditate relativă de 90%, comparativ cu WVTR-ul EVA de 25 g/m2·24h. Această permeabilitate mai mică sporește capacitatea POE de a proteja componentele interne ale modulelor de deteriorarea cauzată de umiditate.
4. Radiații ultraviolete
Structura lanțului format exclusiv din carbon și hidrogen a POE prezintă legături chimice puternice — legături CH la 414 kJ/mol și legături CC la 332 kJ/mol — ceea ce le face rezistente la scindarea indusă de UV. În schimb, grupările esterice ale EVA conțin legături CO cu energii de legătură sub 330 kJ/mol, care sunt mai predispuse la degradarea UV.
Concluzie
Printre cei patru factori cheie care afectează fiabilitatea aplicațiilor în exterior - căldură, oxigen, apă și UV - POE depășește în mod constant EVA. Pe măsură ce celulele fotovoltaice devin din ce în ce mai eficiente și necesită o fiabilitate mai strictă, POE rămâne alegerea optimă pentru asigurarea unei puteri de ieșire stabile și pe termen lung în medii exterioare.
