Течлив силиконов уплътнител за ремонт на повредени задни листове на соларен модул

Чешки-австрийски изследователски екип разработи високо{1}}ефективен полисилоксанов гел, който може ефективно да ремонтира повредените задни листове на соларни модули, като възстановява изолационните им свойства и удължава експлоатационния живот на стареещите фотоволтаични (PV) системи. Това иновативно решение се занимава с критичен проблем, пред който са изправени операторите на слънчеви централи, тъй като влошаването на задния лист-особено в модули, произведени около 2010 г., често води до опасения за безопасността и значителни загуби на енергия.

Изследователите са използвали специализиран полисилоксанов гел, разработен в сътрудничество с чешкия -производител на силикон Siltech Solutions, който обикновено се използва като помощно средство за капсулиране на фотоволтаични модули. За разлика от традиционните твърди ремонтни материали, екипът модифицира гела, за да има подобрена течливост, което му позволява да запълва дори тесни пукнатини и да образува безшевен защитен слой върху повредени задни листове. Гелът се състои от силиконова-полимерна матрица, подсилена с пирогенен силициев диоксид като пълнител за повишаване на издръжливостта, и -втвърдяващ агент, който му позволява да се втвърди при излагане на околния въздух и влажност.

„Процесът на-започнато втвърдяване протича от повърхността навън, като гелът постепенно се втвърдява, докато влагата дифундира в материала“, обясниха изследователите. „Веднъж втвърден напълно, гелът образува гъвкав еластомер с отлична якост на опън и свойства на удължение, осигуряващ силна адхезия към всички обичайни материали на задния лист-дори тези с-съществуващо разграждане или повърхностни неравности.“ Тази адхезия е от решаващо значение за предотвратяване на проникването на влага, което е основната причина за по-нататъшно увреждане на задния лист и повреда на изолацията.

 

Тест върху материали от задния лист

Полисилоксановият гел беше тестван за първи път върху пет често срещани вида материал за заден лист, отразяващи разнообразието от компоненти, използвани във фотоволтаичните модули през последното десетилетие: ко-екструдиран полиамид (заден лист AAA); поливинил флуорид (PVF)-PET двоен слой; поливинилиден флуорид (PVDF)-PET двоен слой; грунд-покрит PET; и по-нов композит на базата на етилен тетрафлуоретилен (ETFE)-. Тези материали бяха избрани поради широкото им използване и известна уязвимост към разграждане с течение на времето.

Правоъгълни проби (3 cm широки, 12 cm дълги) бяха изрязани от всеки тип заден лист и гелът беше нанесен върху изложената на въздух- страна на всяка лента. „Втора лента от заден лист, с въздушната страна надолу, беше поставена върху пробата, покрита с гел-, и леко натисната, за да се постигне равномерна дебелина на гела от приблизително 1,2 mm“, разказва екипът. „Излишният гел беше отстранен от краищата и пробите бяха втвърдени при 25 градуса по Целзий и 55% относителна влажност в продължение на 30 дни. След втвърдяването пробите бяха подложени на ускорено стареене в климатична камера при 85 градуса по Целзий и 85% относителна влажност в продължение на 1000 часа-стандартен тест за издръжливост на фотоволтаични компоненти.“

Анализът след -теста разкри, че гелът показва изключителна адхезия към всичките пет типа задни листове, като 100% кохезивна недостатъчност се наблюдава във всяка проба. Това показва, че връзката между гела и задния слой е по-силна от самия гел, което потвърждава дългосрочната-надеждност и устойчивост на разслояване.

 

Тествайте на осем{0}}годишни-повредени панели

След това гелът беше тестван върху остарели фотоволтаични модули със задни листове AAA, които бяха в експлоатация в продължение на осем години и показаха сериозни признаци на разграждане, включително дълбоки надлъжни пукнатини над клетъчните шини и чупливост на повърхността. Гелът се нанася директно в пукнатините с помощта на прецизен патрон, след което се разпределя равномерно върху цялата повърхност на задния лист с широка шпатула, за да се образува защитно покритие. След това ремонтираните модули бяха поставени в същата климатична камера за 1000 часа влажна топлинна обработка.

Измерванията, направени след стареене, показаха, че пукнатините са напълно запечатани и вече не се виждат, а ремонтираните модули са постигнали стойности на изолационно съпротивление над 200 MΩ-, което значително надвишава изискванията за безопасност при работа на фотоволтаичния модул. „Дори след ускорения тест за влажна топлина, модулите поддържаха висока изолационна производителност и преминаха теста за течове при мокро без признаци на проникване на влага“, отбелязват изследователите. Това потвърждава способността на гела да възстановява критичните показатели за безопасност и производителност в стареещите модули.

 

Тест на работеща слънчева централа

За да потвърди производителността-в реалния свят, изследователският екип внедри техниката за ремонт в слънчева централа с мощност 10 MW в Чешката република, където множество модули претърпяха влошаване на задния лист. „Полисилоксановият гел беше нанесен на място, без да се разглобяват модулите-, разпределени от ръчна касета и загладени върху повърхността на задния лист със шпатула“, подчерта екипът. „Ремонтираните модули бяха оставени да работят при реални-условия в продължение на три месеца, изложени на различни температури, влажност и UV радиация.“

Тестовете за мокри течове, проведени след полевия опит, потвърдиха, че ремонтираните модули запазват високо съпротивление на изолацията и работят нормално, без спад в изходната енергия в сравнение с неповредените модули. „Ранните полеви резултати показват, че гелът ефективно стабилизира производителността на модула, въпреки че е необходимо дългосрочно-тестване в продължение на няколко години, за да се оцени напълно неговата издръжливост“, заявяват изследователите. „Ключов оставащ въпрос е дали ремонтираният заден лист може да съвпадне с дългосрочната-представимост на оригинала като бариера срещу влага, особено в региони с екстремни климатични условия.“

Изследването е публикувано в статията „Field-applicable polysiloxane gel repair for degraded photovoltaic module backsheets“ в Journal of Photovoltaics Research. Изследователската група включваше учени от Siltech Solutions Чехия, Австрийския изследователски институт за химия и технологии (OFI) и Чешкия технически университет в Прага-, надграждайки съвместни усилия за разработване на-рентабилни, устойчиви решения за поддръжка на PV.