Експлоатационният живот и мощността на фотоволтаичните модули се влияят до голяма степен от фактори на околната среда, като кислород, температура, светлина, относителна влажност и външни удари. Това са основните причини за повредата на модулите. Сред тях, задните листове, фотоволтаичните стъкла, опаковъчните материали и др. са късите дъски за осигуряване на експлоатационния живот на фотоволтаичните модули. Въпреки това, задната платка и опаковъчните материали са силно зависими от околната среда и лесно се влияят от температурата и фотоокислителното стареене, което води до влошаване на производителността. Следователно фотоволтаичното стъкло, опаковъчните материали и задните платки се анализират и изучават отделно по-долу.
1 Фотоволтаично стъкло
Основната функция на фотоволтаичното стъкло е да предпазва слънчевите клетки от повреда от различни агресивни фактори и да използва високата пропускливост на светлината на самото стъкло, за да направи абсорбцията на светлинната енергия от слънчевите клетки незасегната възможно най-много. Фотоволтаичното стъкло е закалено стъкло, което е неорганичен материал. Той е по-малко засегнат от околната среда, но е силно повлиян от въздействието на външни сили и лесно се счупва поради натиск от вятър, градушка и други въздействия. Ако фотоволтаичните модули се използват в района на Антарктика, въздействието на силни ветрове и виелици през цялата година може лесно да причини счупване на фотоволтаичното стъкло, което да доведе до повреда на защитните му характеристики и да повлияе на безопасността и експлоатационния живот на фотоволтаичните модули. Плътността на стъклото е пропорционална на вероятността от счупване при удар, и устойчивостта на удар може да се подобри чрез увеличаване на плътността на самото стъкло. Следователно, подходящо увеличаване на дела на силициев диоксид във формулата на стъклената суровина и намаляване на съдържанието на натриев оксид и калциев оксид може ефективно да подобри устойчивостта на удар на закаленото стъкло, като по този начин ефективно намали въздействието на силни ветрове, виелици и други външни сили при екстремни условия среди. Риск от счупване на стъкло. виелици и други външни сили в екстремни среди. Риск от счупване на стъкло. виелици и други външни сили в екстремни среди. Риск от счупване на стъкло.
Проучванията показват, че за всеки 1% увеличение на ефективността на преобразуване на слънчевите клетки, разходите за производство на електроенергия ще бъдат намалени със 7%, а пропускливостта на светлината на фотоволтаичното стъкло ще повлияе на ефективността на преобразуване на слънчевите клетки, което също е важен фактор влияещи върху ефективността на преобразуване на фотоволтаичните модули. Фотоволтаичното стъкло е вид натриево-калциево стъкло. Ако е изложено на екстремна влажност за дълго време, то ще се хидролизира, за да генерира натриев хидроксид и гел от силициева киселина; докато натриевият хидроксид ще корозира и повреди покриващия слой, а гелът от силициева киселина ще залепне. Прикрепени към стъкло, като и двете водят до значително намаляване на пропускливостта на фотоволтаичното стъкло. По същото време, силното ултравиолетово лъчение в екстремна климатична среда ще насърчи окисляването и разлагането на органична материя на повърхността на фотоволтаичния стъклен филм, което ще доведе до набръчкване, напукване и падане на филма и ще причини дъгови петна по стъклената повърхност, което ще намали пропускливостта на фотоволтаичното стъкло. . В допълнение, водните молекули, влизащи в стъкления субстрат през филмовия слой, е по-вероятно да замръзнат при изключително ниски температури, което ще причини увреждане на филмовия слой; въздействието на снежни семена и градушка в екстремни климатични среди също ще причини увреждане на слоя стъклен филм и в крайна сметка ще доведе до намаляване на пропускливостта на светлината. Ефектите от повредата на тези фактори на околната среда върху фотоволтаичното стъкло ще повлияят сериозно на ефективността на преобразуване и експлоатационния живот на фотоволтаичните модули.
Според данните железният елемент може да оцвети стъклото и да намали пропускливостта на светлината на стъклото, докато редкоземният метал цериев оксид (CeO2) има функциите на избистрящ агент, обезцветяващ агент и анти-ултравиолетова абсорбция. Следователно, в процеса на производство на фотоволтаично стъкло, регулирането на съдържанието на желязо в стъклото и добавянето на подходящо количество CeO2 може не само да подобри пропускливостта на фотоволтаичното стъкло, да намали неговото отразяване и абсорбция на слънчева светлина, но също така да намали пропускливостта на ултравиолетовите лъчи лъчи и предпазва слънчевите панели. Без да бъде повреден от силни ултравиолетови лъчи, той може ефективно да подобри устойчивостта на UV радиация на фотоволтаичните модули и в същото време може също така да подобри експлоатационния живот и ефективността на преобразуване на фотоволтаичните модули.
2 Опаковъчни материали
Ролята на капсулиращия материал е да свързва заедно слънчеви клетки, медни калаени ленти, задни платки и фотоволтаично стъкло и е ключов компонент на фотоволтаичните модули. Основните опаковъчни материали са двукомпонентен силикагел, поливинил бутирална смола (PVB), филм от етилен-винил ацетатен полимер (EVA) и др. В момента най-широко използваният EVA филм във фотоволтаичната индустрия е EVA филмът, съдържащ 33% винилацетат, който се използва в индустрията повече от 20 години.
Като полимерен материал, EVA е склонен към деетиленова реакция при силно ултравиолетово облъчване и произвежда оцетна киселина и олефин. Не само скоростта на разлагане на EVA е пропорционална на интензитета на ултравиолетовите лъчи, но и увеличаването на количеството оцетна киселина ще ускори скоростта на стареене на EVA. Заваръчната лента, задната платка и електродите на фотоволтаичните модули също са корозирали от оцетна киселина. Реакцията на деетилен причинява промяна на цвета на EVA филма, което постепенно променя фотоволтаичните модули от безцветни и прозрачни до жълти или дори тъмнокафяви, като по този начин се отразява на пропускливостта на светлината на модулите. ефективност и изходна мощност, което води до значително намаляване на ефективността на преобразуване и експлоатационния живот на слънчевите панели.
Температурата на встъкляване Tg и температурата на крехкост Tb са съответните температури, когато механичните свойства на полимерите претърпяват морфологични промени при ниска температура. Сред тях температурата на встъкляване е пряко свързана с ниските температури на EVA филма. Под температурата на встъкляване EVA филмът е в стъклено състояние, което показва определена степен на чупливост. Някои експериментални данни показват, че температурата на встъкляване на EVA филма е 0-10 °C. Когато температурата е под 0 °C, EVA фолиото постепенно губи своята еластичност и преминава в твърдо състояние. Температурата на чупливост на EVA фолиото е от -30 до -50 °C. Когато температурата падне под температурата на крехкост, EVA филмът показва крехкост и малка външна сила и малка деформация ще го повредят.
Понастоящем EVA филмът има само устойчивост на механичен удар. След като бъде засегнат от външни сили като натиск от силен вятър, градушка или транспорт, той е лесен за счупване и слънчевите клетки, капсуловани вътре в него, ще се спукат или дори ще се счупят. В същото време ниската температура на околната среда също сериозно ще намали ефективността на свързване на EVA филма, причинявайки разслояване на фотоволтаичните модули. Полярната структура на EVA филма за фотоволтаици е слаба и е склонна към разграждане и стареене при силно ултравиолетово лъчение. Стабилността на EVA филма се влияе от неговия състав, както и от добавки като анти-стареещи агенти, стабилизатори, свързващи агенти и омрежващи агенти. Агентът против стареене може да намали разграждането и обезцветяването на EVA филма от ултравиолетовите лъчи,
3 Задна платка
Фотоволтаичният заден лист се намира на гърба на фотоволтаичния модул и играе главно ролята на защита и поддържане на слънчевата клетка. Като полимерен материал, използван за най-външното капсулиране на фотоволтаични модули с голяма площ, фотоволтаичните задни листове са най-критичният материал, който влияе върху експлоатационния живот на фотоволтаичните модули. Понастоящем често използван заден лист във фотоволтаичната индустрия е TPT заден лист, който има 3-слойна структура, а именно PVF (поливинилфлуориден филм)-PET (полиестерен филм)-PVF структура. Външният слой от PVF има добра устойчивост на ерозия в околната среда, средният слой от PET има добри изолационни свойства, а вътрешният слой от PVF има добра адхезия към EVA филм след повърхностна обработка. Според данните температурата на крехкост на PVF и PET е -70°C. Тъй като флуорсъдържащият материал PVF е тънък, неговата работа при ниски температури обикновено може да се справи с екстремни климатични среди, докато PET е по-дебел в структурата на задната платка и неговата еластичност е ниска при екстремни ниски температури. ще бъдат значително намалени, което ще доведе до намаляване на способността му да издържа на външни въздействия, което ще доведе до пукнатини или износване, и ефективността на защитата също ще бъде засегната. В същото време задният лист TPT е полимерен материал. При силно ултравиолетово лъчение, пукнатини във външния защитен слой ще доведат до директен контакт на средния слой с външната среда, което води до хидролиза и фотоокислително стареене на PET, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на защитните му характеристики. докато PET е по-дебел в структурата на задната платка и неговата еластичност е ниска при екстремно ниски температури. ще бъдат значително намалени, което ще доведе до намаляване на способността му да издържа на външни въздействия, което ще доведе до пукнатини или износване, и ефективността на защитата също ще бъде засегната. В същото време задният лист TPT е полимерен материал. При силно ултравиолетово лъчение, пукнатини във външния защитен слой ще доведат до директен контакт на средния слой с външната среда, което води до хидролиза и фотоокислително стареене на PET, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на защитните му характеристики. докато PET е по-дебел в структурата на задната платка и неговата еластичност е ниска при екстремно ниски температури. ще бъдат значително намалени, което ще доведе до намаляване на способността му да издържа на външни въздействия, което ще доведе до пукнатини или износване, и ефективността на защитата също ще бъде засегната. В същото време задният лист TPT е полимерен материал. При силно ултравиолетово лъчение, пукнатини във външния защитен слой ще доведат до директен контакт на средния слой с външната среда, което води до хидролиза и фотоокислително стареене на PET, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на защитните му характеристики. и ефективността на защитата също ще бъде засегната. В същото време задният лист TPT е полимерен материал. При силно ултравиолетово лъчение, пукнатини във външния защитен слой ще доведат до директен контакт на средния слой с външната среда, което води до хидролиза и фотоокислително стареене на PET, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на защитните му характеристики. и ефективността на защитата също ще бъде засегната. В същото време задният лист TPT е полимерен материал. При силно ултравиолетово лъчение, пукнатини във външния защитен слой ще доведат до директен контакт на средния слой с външната среда, което води до хидролиза и фотоокислително стареене на PET, което в крайна сметка ще доведе до намаляване на защитните му характеристики.
Следователно, в допълнение към различни балансирани свойства като устойчивост на атмосферни влияния, изолация, бариера срещу водна пара, устойчивост на корозия и устойчивост на абразия от пясък, TPT задният лист, използван в екстремни климатични среди, също трябва да укрепи нискотемпературната механична якост, издръжливост и свойства против стареене , така че фотоволтаичните модули да могат ефективно да издържат на екстремни метеорологични условия за по-дълго време и да се гарантира, че експлоатационният живот и производителността на модулите при генериране на енергия не са засегнати.
4 Обща производителност на фотоволтаичните модули
За да обобщим, чрез преглед на производителността на фотоволтаичните стъкла, капсулиращите материали и задните листове на фотоволтаичните модули, се изследват различни фактори, които могат да доведат до повреда на фотоволтаичните модули в екстремни климатични среди. Резултатите показват, че:
1) Чрез регулиране на съотношението на силициев диоксид, натриев оксид и темпериран калций във формулата на фотоволтаичното стъкло може да се подобри устойчивостта на удар на фотоволтаичното стъкло, като по този начин се намали вероятността от повреда на фотоволтаичните модули, причинена от външна сила ; в същото време, контролирайки съдържанието на желязо и CeO2 в стъклото, може да подобри производителността на светлинното предаване на фотоволтаичното стъкло и в крайна сметка да подобри ефективността на преобразуване на фотоволтаичните модули.
2) Чрез възприемане на технологията за модификация на EVA филма на опаковъчния материал може да се намали появата на явления на повреда като ултравиолетово стареене на EVA и студена крехкост при ниска температура.
3) Укрепването на нискотемпературната механична якост и издръжливост на TPT задния лист може да подобри защитните характеристики на задния лист за фотоволтаични модули. Чрез изследване и анализиране на причините за повредата на всеки компонент на фотоволтаичния модул и предлагане на мерки за техническо подобрение, устойчивостта на атмосферни влияния на всеки компонент може да бъде значително подобрена, като по този начин допълнително се подобрява цялостната производителност на фотоволтаичния модул срещу екстремни климатични среди, ефективно намаляване на консумацията на фотоволтаична енергия. Вероятността от стареене, повреда и повреда на компоненти след преживяване на екстремно ниска температура, силен вятър, снежна буря, силно ултравиолетово лъчение и други тежки среди, и което прави възможно поддържането на висока ефективност на преобразуване.
Заключение
Чрез цялостен анализ на работата на всеки компонент на фотоволтаичните модули, тази статия представя свойствата на материала на фотоволтаичното стъкло, опаковъчните материали и задните листове и как да се подобри устойчивостта на екстремни атмосферни влияния на фотоволтаичните модули от всеки компонент, особено в алпийските региони. По-нататъшното прилагане и насърчаване на фотоволтаични системи за производство на електроенергия в полярните региони предоставя определени насоки и справки.