Từ góc độ độ tin cậy trong ứng dụng ngoài trời của tấm pin mặt trời, việc lựa chọn màng quang điện

Năm 2024 sẽ là năm quan trọng đối với sự sống còn của những kẻ mạnh nhất trong ngành công nghiệp quang điện. Sự cạnh tranh gay gắt đã dẫn đến sự lặp lại của công nghệ pin và tốc độ ứng dụng công nghiệp vượt xa mười năm trước.
Tuy nhiên, bất kể pin được lặp lại như thế nào và có nên chọn POE (Polyolefin Elastomer), EVA (Ethylene Acetate Ethylene Copolymer) hay EPE để đóng gói các mô-đun kính đôi, mô-đun kính đơn hay mô-đun linh hoạt hay không, thì đây luôn là chủ đề không thể tránh khỏi và được thảo luận nhiều.
Nhiệt, oxy, nước, bức xạ cực tím và hoạt động sinh học trong môi trường là những yếu tố chính gây ra sự cố vật liệu. Trong các ứng dụng ngoài trời của mô-đun quang điện, ngoài việc loại trừ các hoạt động sinh học, bốn yếu tố môi trường khác không thể bị bỏ qua. Do đó, khi lựa chọn vật liệu, điều đầu tiên cần xem xét là tác động của bốn yếu tố này lên vật liệu.
Bài viết này so sánh tác động của EVA và POE dưới bốn yếu tố môi trường này, đưa ra cách tiếp cận và phương pháp mới để lựa chọn vật liệu.
1. Nhiệt
Cả vật liệu EVA và POE đều có thể chịu được nhiệt độ cao trong thời gian ngắn khoảng 150 độ sau khi liên kết chéo, nhưng nếu nhiệt độ tiếp tục tăng, EVA sẽ phân hủy và giải phóng một lượng lớn axit axetic trên 200 độ. Nhiệt độ phân hủy nhiệt của POE cần phải đạt ít nhất 300 độ.
2. Oxy
EVA và POE không dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ phòng, nhưng do có một lượng nhỏ monome axit axetic tự do trong EVA, chúng sẽ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, POE đều là liên kết hydrocarbon ổn định về mặt hóa học và nhiệt độ phản ứng với oxy cao hơn nhiều so với EVA.
3. Nước
Theo quan điểm về cấu trúc phân tử, EVA chứa các nhóm este, dễ bị thủy phân. Các nhóm đầu carboxyl được tạo ra bởi quá trình thủy phân càng thúc đẩy sự xảy ra của các phản ứng thủy phân, dẫn đến sự lão hóa nhanh chóng của vật liệu. Độ ổn định hóa học của toàn bộ chuỗi hydrocarbon của POE rất cao và không bị ảnh hưởng bởi quá trình thủy phân. Mặt khác, độ truyền hơi nước của màng EVA ở 38 độ và 90% RH là khoảng 25g/m^ 2-24 giờ, trong khi độ truyền hơi nước của màng POE là 3g/m^ 2-24 giờ. Nói cách khác, độ truyền hơi nước của POE thấp hơn nhiều so với màng EVA, điều này khiến POE không chỉ ít bị thủy phân hơn mà còn có khả năng ngăn nước cao hơn nhiều so với EVA, do đó cung cấp khả năng bảo vệ mạnh mẽ cho các thành phần khác bên trong thành phần.
4. Tia cực tím
Tương tự như vậy, POE có cấu trúc chuỗi hydrocarbon đầy đủ và năng lượng liên kết hóa học của nó cao. Năng lượng liên kết CH là 414 kJ/mol và năng lượng liên kết CC là 332 kJ/mol. Nó không dễ bị phá vỡ khi tiếp xúc với tia cực tím trên mặt đất, trong khi năng lượng liên kết CO của nhóm este trong EVA nhỏ hơn 330 kJ/mol, khiến nó dễ bị bức xạ UV và vỡ hơn.
Tóm lại, trong việc sử dụng vật liệu đóng gói, POE vượt trội hơn EVA về bốn yếu tố chính của độ tin cậy ứng dụng ngoài trời: nhiệt, oxy, nước và hiệu suất UV. Trong "hiệu suất cao" và "yêu cầu nghiêm ngặt" ngày càng tăng của pin hiện nay, POE vẫn là lựa chọn tốt nhất để đảm bảo "đầu ra" ổn định và liên tục lâu dài của pin.