Rok 2024 predstavuje kľúčový moment pre fotovoltaický (FV) priemysel, pretože tvrdá konkurencia poháňa rýchly pokrok v technológii článkov a priemyselných aplikáciách, ktorý ďaleko prevyšuje tempo spred desiatich rokov. Napriek týmto inováciám zostáva výber zapuzdrujúcej fólie – či už ide o POE (polyolefínový elastomér), EVA (kopolymér etylén-vinylacetátu) alebo EPE – kritickou a široko diskutovanou témou pre moduly typu sklo-sklo, dosky so sklenenou zadnou stranou aj flexibilné moduly.
Vonkajšie fotovoltaické moduly čelia degradácii v dôsledku štyroch hlavných environmentálnych faktorov: tepla, kyslíka, vody a ultrafialového (UV) žiarenia. Zatiaľ čo biologická aktivita je v týchto aplikáciách zanedbateľná, ostatné faktory zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri výbere materiálu. Tento článok porovnáva výkonnosť EVA a POE za týchto podmienok a ponúka nové poznatky a metodiky pre výber materiálu.
1. Teplo
EVA aj POE, keď sú zosieťované, vydržia krátkodobé vystavenie teplotám okolo 150 °C. EVA sa však rozkladá pri teplotách nad 200 °C a uvoľňuje značné množstvo kyseliny octovej, zatiaľ čo POE zostáva stabilný, kým teploty nepresiahnu 300 °C.
2. Kyslík
Pri izbovej teplote vykazujú oba materiály dobrú odolnosť voči oxidácii. EVA však obsahuje stopové množstvá voľných monomérov kyseliny octovej, ktoré sú náchylné na oxidáciu pri zvýšených teplotách. Naproti tomu POE, ktorý sa skladá výlučne z chemicky stabilných väzieb uhlík-vodík, vyžaduje na reakciu s kyslíkom výrazne vyššie teploty.
3. Voda
Esterové skupiny EVA sú náchylné na hydrolýzu, čo vedie k tvorbe karboxylových skupín, ktoré urýchľujú ďalšiu hydrolýzu a degradáciu materiálu. POE s plne uhlíkovo-vodíkovým reťazcom je chemicky stabilný a nie je ovplyvnený hydrolýzou. Okrem toho POE vykazuje vynikajúcu odolnosť voči vodnej pare s rýchlosťou priepustnosti vodnej pary (WVTR) približne 3 g/m2·24h pri teplote 38 °C a 90 % relatívnej vlhkosti v porovnaní s WVTR EVA 25 g/m2·24h. Táto nižšia priepustnosť zvyšuje schopnosť POE chrániť vnútorné komponenty modulu pred poškodením vlhkosťou.
4. Ultrafialové žiarenie
Štruktúra reťazca POE pozostávajúca výlučne z atómov uhlíka a vodíka sa vyznačuje silnými chemickými väzbami – väzbami CH s energiou 414 kJ/mol a väzbami CC s energiou 332 kJ/mol – vďaka čomu sú odolné voči štiepeniu spôsobenému UV žiarením. Naopak, esterové skupiny EVA obsahujú väzby CO s energiou väzieb pod 330 kJ/mol, ktoré sú náchylnejšie na degradáciu UV žiarením.
Záver
Medzi štyrmi kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi spoľahlivosť vonkajšieho použitia – teplo, kyslík, voda a UV žiarenie – POE konzistentne prekonáva EVA. Keďže fotovoltaické články sú čoraz efektívnejšie a vyžadujú si prísnejšiu spoľahlivosť, POE zostáva optimálnou voľbou na zabezpečenie dlhodobého a stabilného výstupu energie vo vonkajšom prostredí.
