2024 yılı, fotovoltaik (PV) endüstrisi için çok önemli bir dönüm noktasıdır; zira yoğun rekabet, hücre teknolojisi ve endüstriyel uygulamalarda on yıl öncesine kıyasla çok daha hızlı ilerlemelere yol açmaktadır. Bu yeniliklere rağmen, kapsülleme filmi seçimi – POE (poliolefin elastomer), EVA (etilen-vinil asetat kopolimer) veya EPE – hem cam-cam, hem cam-arka levha, hem de esnek modüller için kritik ve geniş çapta tartışılan bir konu olmaya devam etmektedir.
Dış mekan fotovoltaik modülleri dört temel çevresel faktörden dolayı bozulmaya maruz kalır: ısı, oksijen, su ve ultraviyole (UV) radyasyon. Bu uygulamalarda biyolojik aktivite ihmal edilebilir düzeyde olsa da, diğer faktörler malzeme seçiminde belirleyici rol oynar. Bu makale, bu koşullar altında EVA ve POE'nin performansını karşılaştırarak, malzeme seçimi için yeni bilgiler ve metodolojiler sunmaktadır.
1. Isı
Çapraz bağlandığında hem EVA hem de POE, 150°C civarındaki sıcaklıklara kısa süreli maruz kalmaya dayanabilir. Bununla birlikte, EVA 200°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda bozunarak önemli miktarda asetik asit açığa çıkarırken, POE 300°C'nin üzerindeki sıcaklıklara kadar stabil kalır.
2. Oksijen
Oda sıcaklığında, her iki malzeme de oksidasyona karşı iyi direnç gösterir. Bununla birlikte, EVA eser miktarda serbest asetik asit monomeri içerir ve bunlar yüksek sıcaklıklarda oksidasyona yatkındır. Buna karşılık, tamamen kimyasal olarak kararlı karbon-hidrojen bağlarından oluşan POE, oksijenle reaksiyona girmek için önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıklar gerektirir.
3. Su
EVA'nın ester grupları hidrolize karşı hassastır ve bu da daha fazla hidrolizi ve malzeme bozulmasını hızlandıran karboksil gruplarının oluşmasına yol açar. Tamamen karbon-hidrojen zincirine sahip POE ise kimyasal olarak kararlıdır ve hidrolizden etkilenmez. Ek olarak, POE, 38°C ve %90 bağıl nemde yaklaşık 3 g/m2·24h su buharı geçirgenlik oranı (WVTR) ile EVA'nın 25 g/m2·24h'lik WVTR'sine kıyasla üstün su buharı direncine sahiptir. Bu düşük geçirgenlik, POE'nin iç modül bileşenlerini nem hasarından koruma yeteneğini artırır.
4. Ultraviyole Radyasyon
POE'nin tamamen karbon-hidrojen zincir yapısı, 414 kJ/mol'de CH bağları ve 332 kJ/mol'de CC bağları gibi güçlü kimyasal bağlar içerir ve bu da onları UV kaynaklı parçalanmaya karşı dirençli kılar. Buna karşılık, EVA'nın ester grupları, 330 kJ/mol'ün altında bağ enerjisine sahip CO bağları içerir ve bu da onları UV bozunmasına daha yatkın hale getirir.
Çözüm
Dış mekan uygulamalarının güvenilirliğini etkileyen dört temel faktör arasında (ısı, oksijen, su ve UV) POE, EVA'dan sürekli olarak daha iyi performans göstermektedir. Fotovoltaik hücreler giderek daha verimli hale geldikçe ve daha sıkı güvenilirlik gerektirdikçe, POE, dış mekan ortamlarında uzun vadeli, istikrarlı güç çıkışı sağlamak için en uygun seçenek olmaya devam etmektedir.
