این مطالعه از راننده بالقوه خرابی های زودرس پانل خورشیدی پرده بر
بر خلاف الماس ، صفحات خورشیدی برای همیشه نیست. پرتوهای فرابنفش ، بادگیرها و بارانهای شدید در طول عمرشان از بین می رود.
تولید کنندگان به طور معمول تضمین می کنند که پانل ها حداقل 25 سال قبل از اینکه شاهد کاهش چشمگیر تولید برق باشند ، این عناصر را تحمل می کند ، اما گزارش های اخیر حاکی از روند پانل هایی است که دهه ها قبل از انتظار آن ها شکست می خورد. برای برخی از مدل، یک افزایش در تعداد ترک خورده backsheets لایه پلاستیک که به صورت الکتریکی عایق و جسمی محافظت backsides از شده است پانل های خورشیدی .
ترک خوردگی زودرس تا حد زیادی به استفاده گسترده از پلاستیک های خاص ، مانند پلی آمید ، نسبت داده شده است ، اما دلیل تخریب سریع آنها مشخص نیست. محققان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) و همکاران با بررسی دقیق برگه های مبتنی بر پلی آمید ، پرده از اینکه چگونه تعامل بین این پلاستیک ها ، عوامل محیطی و معماری پانل های خورشیدی می تواند سرعت بخشیدن به روند تخریب را کشف کند. این یافته ها می تواند محققان را در توسعه آزمایش های دوام بهبود یافته و صفحه های خورشیدی طولانی تر کمک کند.
ترک های صفحه پشت اغلب در حدود ویژگی های خاصی ظاهر می شوند - از جمله فضای شکل شبکه بین سلولهای خورشیدی آبی یا سیاه تولید شده - و در نهایت می تواند در کل ضخامت یک ورق پخش شود. این نقص ها باعث می شود تا اکسیژن و رطوبت به فضای داخلی که سلول در آن قرار دارد نفوذ کرده و به داخل داخلی آسیب می رسانند و باعث می شود جریان الکتریسیته نیز فرار کند و خطرات برق را افزایش می دهد.
اگر به اندازه کافی طولانی در خارج از خانه باقی بماند ، تمام صفحه های پلاستیکی مبتنی بر پلاستیک شروع به تجزیه شدن می کنند ، اما همه صفحه های پشتی برابر نیستند. بعضی از پلاستیک ها خیلی سریعتر از سایرین خراب می شوند.
Xiaohong Gu ، مهندس مواد NIST و هم نویسنده این تحقیق گفت: "در بازه زمانی 2010 تا 2012 ، ماژول های زیادی حاوی برگه های مبتنی بر پلی آمید مستقر شدند که با وجود برآورده کردن نیازهای استاندارد ، شکست ترک خوردگی چشمگیری را در مدت زمان حداقل 4 سال به وجود آورد."
ترک ها اغلب در صفحه های پشتی خورشیدی به صورت مستقیم و در امتداد شکاف بین سلول های خورشیدی شکل می گیرند. اعتبار: NIST
برای رسیدن به ریشه مشکل تخریب پلی آمید ، گو و تیم وی نمونه صفحه نمایش صفحات خورشیدی مستقر در مناطق مختلف جهان ، از جمله سایت های آمریکا ، چین ، تایلند و ایتالیا را بدست آوردند. بیشتر تابلوها ، که از سه تا شش سال در حال استفاده بودند ، علائم روشنی از ترک خوردگی زودرس را نشان می داد.
محققان با داشتن صفحات پشتی خیس شده ، آزمایش های شیمیایی و مکانیکی را برای بررسی الگوهای و شدت تخریب در عمق ورق ها انجام دادند. نتایج ، که در ژورنال Progress in Photovoltaics: Research and Applications توصیف شده است ، نشان داد که نواحی ورق هایی که بدترین شکستگی را پشت سر گذاشته بودند ، آنهایی بودند که به سخت ترین و سخت ترین تبدیل شده بودند. گو گفت با کمال تعجب ، شکننده ترین مناطق در قسمت داخلی صفحات بودند.
چگونه می توان کیفیت داخلی داخلی دیواره ای را سریعتر از لایه بیرونی در معرض کاهش داد؟ گو و تیمش حدس می زنند که تخریب ناشی از نور خورشید در قسمت بالای محصور - فیلمی که سلولهای خورشیدی را احاطه کرده است - مواد شیمیایی مضر را تولید می کنند که به سمت صفحه های پشتی فرو رفته اند و سرعت پوسیدگی آنها را تسریع می کنند. اگر صحیح باشد ، مکانیسم پیشنهادی توضیح می دهد که چرا شکاف بین سلولهای خورشیدی ایجاد می شود ، زیرا مواد شیمیایی می توانند از این مناطق عبور به عقب پیدا کنند.
محققان اسید استیک را به عنوان یک مظنون اصلی شناسایی کردند ، زیرا شناخته شده است که برای پلی آمید مضر است و در هنگام تخریب پلیمر که معمولاً به عنوان یک محفظه استفاده می شود ، به نام اتیلن وینیل استات (EVA) تولید می شود. محققان برای آزمایش فرضیه خود ، چندین نوار پلی آمید را در گلدانهای اسید استیک قرار داده و پس از گذشت 5 ماه ، چگونگی پوسیدگی آنها را در مقایسه با نوارهای قرار داده شده در هوا یا آب ، تجزیه و تحلیل کردند.
در زیر میکروسکوپ ، ترک هایی که آینه های صفحه های خیس شده را نشان می دهد ، بر روی سطح نوارهای پلاستیکی در معرض اسید استیک ظاهر می شود ، که بسیار بدتر از آنهایی است که در هوا یا آب قرار داشتند. تجزیه و تحلیل شیمیایی نشان داد که محصولات تخریب شده پلی آمید در نوارهای استیک اسید در معرض بالاتر بودند ، و شواهد بیشتری را ارائه می دهند که اسید باعث خراب شدن مواد ورق می شود.