Hvad er fotovoltaisk PVB mellemlagsfilm, og hvorfor betyder det noget?

Hvad er fotovoltaisk PVB mellemlagsfilm, og hvordan adskiller det sig fra arkitektonisk PVB?

Polyvinylbutyral (PVB) mellemlagsfilm er blevet brugt i lamineret sikkerhedsglas i årtier, mest berømt i bilforruder og arkitektoniske ruder. I disse applikationer er PVB's primære funktioner at holde glasfragmenter sammen efter brud, absorbere stødenergi og give akustisk dæmpning. Fotovoltaisk kvalitet PVB-mellemlagsfilm tjener et fundamentalt andet og mere krævende formål: den skal indkapsle og beskytte solceller i et modul, samtidig med at den transmitterer den maksimalt mulige mængde sollys til den aktive celleoverflade, opretholder optisk klarhed over årtiers udendørs eksponering og bevarer den elektriske integritet af cellekredsløbet over hele området af solskin og temperatur, UV-fugt vil opleve, at solitetsfelt og modul.

Standard arkitektonisk PVB er formuleret til mekanisk ydeevne og er ikke optimeret til optisk transmission, langsigtet UV-stabilitet under kontinuerlig solindstråling eller de specifikke krav til vedhæftning og fugtmodstand for solcellemodulkonstruktioner. Fotovoltaisk kvalitet PVB er en særskilt produktkategori med en omhyggeligt konstrueret formulering, der inkluderer UV-stabilisatorer, specialiserede blødgøringsmidler, adhæsionsfremmere og antioxidantpakker udvalgt til at opfylde ydeevnekravene i IEC 61215 og IEC 61730 modulkvalifikationsstandarder over en forventet modullevetid på 25 til 30 år. At behandle disse to materialekategorier som udskiftelige er en almindelig og kostbar fejl i moduldesign.

Hvilken rolle spiller PVB mellemlagsfilm i en solcellemodulstruktur?

Et standard fotovoltaisk modul af glas- eller glasbagside er en lamineret samling, hvor solcellerne er fuldstændig omgivet af indkapslingsmateriale. Indkapslingsmidlet betjener flere samtidige funktioner, der er afgørende for modulets ydeevne, pålidelighed og levetid. I moduler, der bruger PVB som indkapslingsmiddel, placeres filmen både over og under cellestrengen - mellem det forreste glas og cellerne og mellem cellerne og det bagerste glas eller bagside - hvilket skaber et kontinuerligt forseglet miljø omkring det elektriske kredsløb.

Under lamineringsprocessen opvarmes PVB-filmen under vakuumtryk i en laminator, hvilket får den til at blødgøre, flyde rundt i cellegeometrien og binde klæbende til både glasoverflader og celleoverflader. Mens den afkøles, størkner filmen til en sej, gennemsigtig, viskoelastisk matrix, der mekanisk understøtter cellerne, elektrisk isolerer cellekredsløbet fra glasset og rammen, bufferer differentiel termisk ekspansion mellem glasset og siliciumet og skaber en barriere mod fugtindtrængning, der ellers ville forårsage korrosion af cellens metallisering, degradering af det elektriske modul og den ultimative degradering af det elektriske modul. Kvaliteten og specifikationen af ​​PVB-filmen bestemmer direkte, hvor godt hver af disse funktioner udføres i løbet af modulets levetid.

Hvad er de vigtigste egenskaber for fotovoltaisk PVB-film?

Udførelsen af en fotovoltaisk PVB mellemlagsfilm er kendetegnet ved et sæt egenskaber, der tilsammen bestemmer dets egnethed til modulindkapsling. Hver ejendom har målbare specifikationer, som ansvarlige producenter offentliggør, og som modulproducenter bør verificere gennem indgående kvalitetskontrol og periodisk kvalifikationstest.

Optisk transmittans

Høj optisk transmittans i det bølgelængdeområde, som fotovoltaiske celler konverterer til elektricitet - ca. 300 til 1200 nm for krystallinsk silicium - er afgørende for at undgå parasitære optiske tab i det indkapslende lag. Fotovoltaisk kvalitet PVB-film opnår typisk indledende transmittansværdier over 90 % over det synlige spektrum, målt på laminerede glasprøver før accelereret aldring. Indledende transmittans er dog mindre vigtig end transmittansretention efter langvarig UV-eksponering og termisk cykling. En film, der starter ved 92 % transmittans, men gulner til 80 % efter fem års felteksponering, forårsager målbart og permanent effekttab. Højkvalitets PV PVB-formuleringer inkorporerer hindrede aminlysstabilisatorer (HALS) og UV-absorbere, der er specifikt udvalgt til at forhindre kromofordannelse i polymermatrixen under kontinuerlig solbestråling.

Fugtdamptransmissionshastighed

Vanddampindtrængen er en af de primære mekanismer for langvarig modulnedbrydning. Fugt forårsager korrosion af sølv- og aluminiummetalliseringen på solceller, fremmer delaminering ved indkapsling-glas- og indkapslings-celle-grænseflader og accelererer potential-induceret nedbrydning (PID) i moduler, der arbejder ved høje systemspændinger. PVB har en iboende højere fugtdamptransmissionshastighed (MVTR) end EVA - det alternative indkapslingsmiddel, der er mest udbredt i industrien - hvilket betyder, at glas-glasmodulkonstruktioner er stærkt foretrukne, når PVB anvendes, da de dobbelte glaslag dramatisk reducerer den effektive fugtindtrængningsvej sammenlignet med en polymerbagside. For glas-glas PVB-moduler er fugten, der trænger gennem kantforseglingen, den begrænsende faktor, og passende kantforseglingsdesign er afgørende for at komplementere filmens egen fugtbestandighed.

Vedhæftningsstyrke til glas- og celleoverflader

Vedhæftningen mellem PVB-filmen og frontglasset, bagglasset og celleoverfladen skal forblive stærk og stabil over hele området af temperaturer, som et feltudviklet modul oplever - fra under -40°C i koldt klimainstallationer til over 85°C i ørkenmiljøer. Delaminering, der viser sig som synlige bobler eller hvide pletter i modullaminatet, er både æstetisk uacceptabel og praktisk talt skadelig, fordi delaminerede områder mister deres fugtbarrierefunktion og skaber optisk spredning, der reducerer celleoutput. Fotovoltaiske PVB-film er formuleret med adhæsionsfremmende additiver og fås med kontrollerede adhæsionsniveauer - en parameter, der kan justeres for at balancere mellem stærk strukturel binding og den kontrollerede frigivelsesadfærd, der kræves i nogle moduldesigns.

Volumenresistivitet og elektrisk isolation

Indkapslingen skal opretholde høj elektrisk resistivitet gennem hele sin levetid for at forhindre lækstrømme fra cellekredsløbet til modulrammen og monteringsstrukturen. Tab af resistivitet - som kan forekomme, når fugtabsorptionen er høj, eller når polymeren nedbrydes - øger lækstrømmen, forværrer PID i højspændingssystemer og skaber sikkerhedsrisici under våde forhold. PVB af højkvalitets fotovoltaisk kvalitet bevarer volumenmodstanden over 10¹³ Ω·cm under fugtige forhold, en specifikation, der skal verificeres gennem fugtig varmetestning ved 85°C / 85 % relativ luftfugtighed i 1000 timer i overensstemmelse med IEC 61215-protokollerne.

Hvordan er PVB sammenlignet med EVA og andre solindkapslingsmidler?

Ethylen-vinylacetat (EVA) copolymerfilm har historisk domineret markedet for solindkapsling på grund af dets lave omkostninger, veletablerede lamineringsproces og brede kompatibilitet med både krystallinsk silicium og tyndfilmscelleteknologier. EVA har dog veldokumenterede svagheder, der har drevet interessen for alternative indkapslingsmidler, herunder PVB, polyolefin elastomer (POE) og ionomerfilm. Tabellen nedenfor opsummerer de vigtigste komparative egenskaber, der er relevante for moduldesignere og indkøbsteams.

En kritisk fordel ved PVB i forhold til standard EVA er fraværet af eddikesyredannelse under aldring. Når EVA nedbrydes under UV-eksponering og forhøjet temperatur, frigiver det eddikesyre som et biprodukt af den tværbindingsreverserende reaktion. Eddikesyre korroderer cellemetallisering, nedbryder antirefleksbelægninger og angriber visse tyndfilmscellestrukturer. PVB genererer ikke eddikesyre under nogen felteksponeringsforhold, hvilket gør det til et væsentligt mere kemisk inert indkapslingsmiddel til moduldesign med lang levetid og til tyndfilmsteknologier, der er særligt følsomme over for syreeksponering.

Hvilke applikationer er bedst egnede til fotovoltaisk PVB mellemlagsfilm?

Fotovoltaisk kvalitet PVB mellemlagsfilm finder sin stærkeste kommercielle berettigelse i applikationer, hvor modulets levetid, optisk ydeevne, strukturel integritet under mekanisk belastning og modstand mod specifikke nedbrydningstilstande prioriteres over oprindelige materialeomkostninger. Flere anvendelseskategorier drager konsekvent fordel af PVB-indkapsling.

• Bygningsintegreret fotovoltaik (BIPV) repræsenterer en af ​​de mest naturlige tilpasninger til PVB-indkapsling. BIPV-moduler fungerer på samme tid som arkitektoniske glaselementer og el-genererende komponenter, der kræver den strukturelle sikkerhedsydelse af lamineret arkitektonisk glas - herunder fragmentretention efter brud - kombineret med den optiske og elektriske ydeevne af et solcellemodul. PVB har en årtier lang sikkerhedscertificeringshistorie inden for arkitektonisk lamineret glas, og formuleringer af fotovoltaisk kvalitet bærer denne sikkerhedslegitimation direkte ind i BIPV-produktet.
• Glas-glas bifacial-moduler beregnet til højspændingssystemer i brugsskala drager fordel af PVB's gode PID-modstand og fravær af eddikesyregenerering, som begge bliver vigtigere, efterhånden som systemspændingerne stiger ud over 1000V og efterhånden som modulets levetid strækker sig mod 30 år og længere.
• Rammeløse glas-glasmoduler til carporte, pergolaer og arkitektoniske baldakiner kræver en indkapsling, der bevarer en stærk kantvedhæftning uden den mekaniske støtte fra en konventionel aluminiumsramme. PVB's høje vedhæftning til glasoverflader og dens mekaniske sejhed gør den velegnet til disse strukturelt krævende installationer.
• Tyndfilmsmodulproducenter, der anvender cadmiumtellurid (CdTe) eller kobberindiumgalliumselenid (CIGS) celleteknologier favoriserer PVB, netop fordi disse teknologier er følsomme over for den eddikesyre, som EVA kan generere, og den kemiske inertitet af PVB beskytter celleoverfladekemien gennem hele modulets levetid.

Hvad bør modulproducenter vurdere, når de vælger en PVB-mellemlagsfilmleverandør?

At vælge en PVB-mellemlagsfilm af fotovoltaisk kvalitet er en beslutning, der påvirker modulets ydeevne, garantiansvar og bankevne - evnen til at tiltrække projektfinansiering fra långivere, der kræver demonstreret modulpålidelighed. En streng leverandørevalueringsproces bør tage fat på følgende dimensioner:

• Anmod om komplette tekniske datablade, der dækker optisk transmittans før og efter 1000 timers UV-eksponering i henhold til IEC 61345, fugtig varmeydelse i henhold til IEC 61215, volumenresistivitet under fugtige forhold, skrælningsvedhæftning til glas ved flere temperaturer og fugtdamptransmissionshastighed - enhver leverandør, der ikke er i stand til at levere disse datapunkter, bør ikke tages i betragtning til kvalificering.
• Bekræft, at filmen er blevet inkluderet i vellykkede IEC 61215- og IEC 61730-modulkvalifikationstest med mindst én certificeret modulproducent, og anmod om de specifikke testrapportreferencer i stedet for at acceptere generiske påstande om overensstemmelse.
• Evaluer leverandørens kvalitetsstyringssystem, batch-til-batch-konsistensdata og tykkelsestolerancespecifikationer - Variation i PVB-filmtykkelse over rullebredden og langs rullelængden påvirker direkte lamineringens ensartethed og bør ligge inden for ±5 % af den nominelle specifikation.
• Vurder omhyggeligt krav til opbevaring og håndtering — PVB-film er hygroskopisk og skal opbevares under kontrollerede luftfugtighedsforhold under 30 % relativ fugtighed for at forhindre fugtabsorption før laminering, der kompromitterer boblefri laminering og endelig optisk kvalitet.
• Overvej leverandørens tekniske supportkapacitet til optimering af lamineringsprocessen - lamineringstemperaturprofilen, vakuumholdetiden og pressecyklusparametrene for PVB adskiller sig fra dem, der er etableret for EVA, og en erfaren leverandør bør være i stand til at yde applikationsspecifik procesvejledning og fejlfindingssupport under overgangen fra EVA til PVB-indkapsling.

Fotovoltaisk kvalitet PVB mellemlagsfilm indtager en veldefineret og forsvarlig position i solindkapslingslandskabet. Til applikationer, hvor kemisk inertitet, strukturel sikkerhedsydelse, fastholdelse af optisk kvalitet og kompatibilitet med glas-glas-modularkitektur er prioriteret, tilbyder det en kombination af egenskaber, som EVA ikke kan matche, og som vil blive stadig vigtigere, efterhånden som industrien skubber modulets levetider og systemspændinger længere, end de nuværende standarder kræver.