Делфтский технический университет представляет технологию герметизации жидких солнечных модулей
Аккумулятор Challenger EVG6-335
Исследователи TU Delft разработали герметизацию солнечных модулей на жидкой основе, которая работает наравне с обычными панелями EVA, обеспечивая при этом улучшенную пригодность для вторичной переработки и округлость. Этот подход совместим с кремниевыми и тандемными элементами из перовскита / кремния и может поддерживать управление температурой и интеграцию в фотоэлектрические тепловые модули.
По мнению исследователей, модули с жидким наполнителем обладают большим потенциалом с точки зрения производительности и надёжности
Исследовательская группа из Делфтского технического университета (TU Delft) разработала новую технологию герметизации солнечных модулей, в которой вместо этиленвинилацетата (ЭВА) используется жидкость и герметик для краев.
«Наша технология жидкостной инкапсуляции может применяться ко всем типам солнечных батарей при условии, что солнечная батарея совместима с жидкостью. В этой работе мы использовали солнечные батареи из кристаллического кремния (c-Si) и планируем расширить её применение на тандемные солнечные батареи из c-Si и перовскита», — рассказал ведущий автор исследования Урваши Ботра. «В настоящее время мы убедились, что эта технология надёжна для мини-модулей, состоящих из 4 элементов. В то же время наша компания-партнёр Biosphere Solar работает над масштабированием технологии для создания полноразмерных модулей.
Для экспериментов исследователи использовали передние и задние стёкла размером 50 см × 50 см, предоставленные японским производителем стекла AGC Glass.
Они протестировали несколько жидкостей, в том числе силиконовое масло от американской компании Dow; углеводородное масло Hydrocarbon-E от компании Engineering Fluids из Флориды; эфирное масло от британской компании MIDEL & MIVOLT Fluids; углеводородное масло Hydrocarbon-O от компании DSI Ventures из Техаса; пропиленгликоль от голландского поставщика InnogreenChem; гликоль от немецкой компании Labshop; глицерин от Labshop и деионизированную воду.
В качестве краевого герметика использовался полиизобутилен от немецкого поставщика Kömmerling–H.B. Fuller. В качестве герметика для эталонных модулей использовался коммерчески доступный этиленвинилацетат (ЭВА).
Исследователи также использовали солнечные элементы Maxeon Gen III с межпальцевыми контактами (IBC) размером 12,5 см × 12,5 см, предоставленные SunPower Corporation, разъёмы типа «догбон» от китайского производителя Qinhuangdao Donwoo Electronic и шины от Ulbrich.
Схема (а) поперечного сечения жидкостного модуля и (б–г) основные этапы процесса производства одноэлементных жидкостных модулей.
Исследователи припаяли элементы с помощью соединителей типа «собачья кость» и шин, а также нанесли полиизобутиленовый (PIB) герметик по краям нижнего стекла. Затем припаянные элементы поместили между двумя листами стекла и ламинировали в фотоэлектрическом ламинаторе при температуре 95 °C и давлении 400 мбар, чтобы полностью герметизировать модуль, не повредив элементы.
Жидкость вводилась в заполненные воздухом модули через уплотнение PIB с помощью шприца, а вторая игла позволяла выходить скопившемуся воздуху. После введения жидкости иглы были извлечены, а уплотнение PIB повторно запечатано с помощью термопистолета.
Модули, изготовленные с использованием этого метода, наряду с панелями на основе EVA, были протестированы при стандартном освещении и проанализированы с помощью электролюминесцентной визуализации (EL). Исследователи также провели тесты на ускоренное старение, включая влажное нагревание, термоциклирование и замораживание во влажном состоянии, чтобы оценить надежность модуля.
Анализ показал, что заполненные жидкостью фотоэлектрические модули работают сравнимо с модулями на основе EVA с точки зрения эффективности и стабильности в условиях ускоренного старения. Они не показали никакой потери производительности и предложили дополнительные преимущества с точки зрения возможности вторичной переработки и круглой конструкции.
Этот подход также оказался подходящим для повышения стабильности тандемных фотоэлектрических элементов на основе перовскита и карбида кремния, обеспечения управления теплом и интеграции в фотоэлектрические модули с помощью жидкостного теплообменного контура.
«По нашим оценкам, стоимость одноэлементного модуля с жидкостной изоляцией такая же, как у модуля с изоляцией из этиленвинилацетата. Таким образом, модули стоят примерно одинаково», — сказал Ботра, отвечая на вопрос о производственных расходах.
Новая технология герметизации была представлена в статье «Герметизация жидкостных фотоэлектрических модулей для обеспечения безотходного производства», опубликованной в журнале Progress in Photovoltaics. «Целью этого исследования является разработка новой технологии герметизации и демонстрация того, что при условии продолжения исследований можно создать эффективный безотходный фотоэлектрический модуль», — заявили учёные.