Năm 2024 đánh dấu một thời điểm then chốt đối với ngành công nghiệp quang điện (PV) khi sự cạnh tranh khốc liệt thúc đẩy những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ tế bào và các ứng dụng công nghiệp, vượt xa tốc độ của một thập kỷ trước. Bất chấp những đổi mới này, việc lựa chọn màng bao bọc—cho dù là POE (polyolefin elastomer), EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) hay EPE—vẫn là một chủ đề quan trọng và được tranh luận rộng rãi đối với cả các mô-đun kính-kính, kính-tấm lót và mô-đun linh hoạt.
Các mô-đun PV ngoài trời phải đối mặt với sự suy giảm hiệu suất do bốn yếu tố môi trường chính: nhiệt độ, oxy, nước và bức xạ tia cực tím (UV). Mặc dù hoạt động sinh học không đáng kể trong các ứng dụng này, các yếu tố khác đóng vai trò quyết định trong việc lựa chọn vật liệu. Bài viết này so sánh hiệu suất của EVA và POE trong các điều kiện này, cung cấp những hiểu biết và phương pháp mới cho việc lựa chọn vật liệu.
1. Nhiệt
Cả EVA và POE, khi được liên kết chéo, đều có thể chịu được nhiệt độ khoảng 150°C trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, EVA bị phân hủy ở nhiệt độ trên 200°C, giải phóng một lượng đáng kể axit axetic, trong khi POE vẫn ổn định cho đến khi nhiệt độ vượt quá 300°C.
2. Oxy
Ở nhiệt độ phòng, cả hai vật liệu đều thể hiện khả năng chống oxy hóa tốt. Tuy nhiên, EVA chứa một lượng nhỏ monome axit axetic tự do, dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Ngược lại, POE, được cấu tạo hoàn toàn từ các liên kết carbon-hydro bền vững về mặt hóa học, cần nhiệt độ cao hơn đáng kể để phản ứng với oxy.
3. Nước
Các nhóm este của EVA dễ bị thủy phân, dẫn đến sự hình thành các nhóm carboxyl, làm tăng tốc độ thủy phân và suy thoái vật liệu hơn nữa. POE, với chuỗi carbon-hydro hoàn chỉnh, ổn định về mặt hóa học và không bị ảnh hưởng bởi thủy phân. Ngoài ra, POE thể hiện khả năng chống hơi nước vượt trội, với tốc độ truyền hơi nước (WVTR) khoảng 3 g/m2·24h ở 38°C và độ ẩm tương đối 90%, so với WVTR của EVA là 25 g/m2·24h. Khả năng thấm thấp hơn này giúp tăng cường khả năng bảo vệ các thành phần bên trong mô-đun khỏi hư hại do độ ẩm của POE.
4. Tia cực tím
Cấu trúc chuỗi hoàn toàn bằng cacbon-hydro của POE có các liên kết hóa học mạnh—liên kết CH ở mức 414 kJ/mol và liên kết CC ở mức 332 kJ/mol—làm cho chúng có khả năng chống lại sự phân hủy do tia UV gây ra. Ngược lại, các nhóm este của EVA chứa các liên kết CO với năng lượng liên kết dưới 330 kJ/mol, dễ bị phân hủy bởi tia UV hơn.
Phần kết luận
Trong số bốn yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tin cậy của ứng dụng ngoài trời—nhiệt độ, oxy, nước và tia cực tím—POE luôn vượt trội hơn EVA. Khi các tế bào quang điện ngày càng hiệu quả và đòi hỏi độ tin cậy cao hơn, POE vẫn là lựa chọn tối ưu để đảm bảo sản lượng điện ổn định lâu dài trong môi trường ngoài trời.
