A vida útil dos painéis solares depende muito dos materiais utilizados para selá-los. É por isso que os pesquisadores dedicam muito tempo ao estudo desses materiais. Uma análise comparativa da resistência ao envelhecimento dos quatro principais filmes de encapsulamento atualmente disponíveis no mercado: Acetato de etileno vinila (EVA), POE, EPE e PVB. Filme de polivinil butiral (filme de PVB) exibe excelente resistência ao envelhecimento, enquanto o filme EVA exibe bom desempenho inicial, mas resistência ao envelhecimento relativamente baixa.
1. Quatro filmes de encapsulamento convencionais
Filme EVA: Feito de resina copolímero de etileno-acetato de vinila, é o material de encapsulamento de módulos fotovoltaicos com maior participação de mercado. Os grupos acetato de vinila são introduzidos por polimerização de alta pressão. O teor de acetato de vinila afeta o desempenho do filme e normalmente fica entre 28% e 33%. A tecnologia de filme EVA é madura e relativamente barata. Como filme de encapsulamento de módulos fotovoltaicos, oferece as seguintes vantagens:
Filme POE: Um elastômero copolímero aleatório formado a partir de etileno e 1-octeno, apresenta baixo ponto de fusão, distribuição estreita de peso molecular e longas ramificações de cadeia. No sistema copolímero etileno-octeno, unidades de octeno podem ser ligadas aleatoriamente à cadeia principal de etileno, resultando em excelentes propriedades mecânicas e transmitância de luz.
Excelentes propriedades de barreira ao vapor de umidade: Sua taxa de transmissão de vapor de umidade é de aproximadamente 1/8 da do EVA. Sua estrutura de cadeia molecular estável resulta em um processo de envelhecimento lento, proporcionando melhor proteção às células solares contra a corrosão por umidade em ambientes de alta temperatura e umidade, além de aumentar a resistência PID em módulos solares.
Excelente resistência às intempéries: a cadeia molecular não contém ligações ésteres hidrolisáveis, evitando a geração de substâncias ácidas durante o envelhecimento.
Filme coextrudado EPE: Este filme de encapsulamento foi desenvolvido para atender aos desafios de aplicação dos filmes de POE. Os filmes de POE são propensos à precipitação aditiva durante a laminação, resultando em deslizamento durante o uso e afetando o rendimento do produto. Portanto, EVA e POE são coextrudados em múltiplas camadas para criar filmes coextrudados multicamadas de EVA/POE/EVA.
Este filme combina as vantagens de ambos os materiais: possui a barreira à água e a resistência PID do POE com a alta adesão do EVA.
O controle do processo é desafiador: elastômeros de poliolefina são moléculas apolares, enquanto copolímeros de etileno-acetato de vinila são moléculas polares. As duas resinas apresentam diferenças significativas na reatividade de reticulação, viscosidade do fundido e taxa de aquecimento por cisalhamento, dificultando o controle eficaz da qualidade por meio de um processo simples de coextrusão.
Filme PVB: Este filme oferece vantagens significativas no encapsulamento de módulos fotovoltaicos, particularmente para módulos fotovoltaicos integrados em edifícios (BIPV). Este polímero termoplástico é formado pela condensação catalisada por ácido de álcool polivinílico (PVA) gerado pela hidrólise ou alcoólise de acetato de polivinila e n-butiraldeído. É reciclável e reprocessável, e não requer reação de reticulação.
Forte adesão e propriedades mecânicas: apresenta forte adesão ao vidro e alta resistência mecânica.
Excelente resistência ao envelhecimento: Apresenta excepcional resistência ao envelhecimento ambiental, tornando-o mais resistente para uso externo e capaz de durar até quatro anos sem comprometer o desempenho. Sua adesão ao vidro e resistência ao impacto são superiores às do filme de EVA, e sua resistência ao envelhecimento também é superior à do filme de EVA.
2. Resistência ao envelhecimento - Teste de envelhecimento acelerado por UV
O teste de envelhecimento acelerado por UV verifica a resistência ao envelhecimento pela luz atmosférica. Após a laminação, os materiais preparados são colocados em uma câmara de envelhecimento por UV sob condições de teste controladas. Após o envelhecimento, são medidos a resistência ao descascamento e o índice de amarelamento do filme contra o vidro.
A radiação UV danifica as propriedades adesivas do filme, mas o efeito é menos severo do que em ambientes de alta temperatura e umidade. O EVA apresenta amarelamento significativo após a irradiação UV. Alteração na Resistência ao Descascamento: A irradiação UV afeta a resistência ao descolamento entre o filme e o vidro até certo ponto, mas o efeito é menos pronunciado do que em ambientes de alta temperatura e umidade. Diferentes filmes apresentam diferentes tendências de alteração na resistência ao descolamento após a irradiação UV. Por exemplo, amostras 1# (EVA), 2# (POE), 3# (EPE) e 4# Polivinilbutiral (PVB) todos mostram uma diminuição na resistência da casca após a irradiação UV, mas o grau de diminuição varia.
Alteração no Índice de Amarelecimento: O EVA apresenta amarelamento significativo após a irradiação UV. Isso ocorre porque os reticuladores residuais no EVA se decompõem sob a influência da luz, gerando radicais livres reativos que reagem com o antioxidante (absorvente de UV) para formar cromóforos. O índice de amarelamento de outros filmes também se altera após a irradiação UV, mas em menor grau do que o do EVA.
3. Resistência ao envelhecimento - Teste de envelhecimento em alta temperatura e alta umidade
As amostras laminadas foram colocadas em uma câmara de temperatura e umidade constantes a uma temperatura de (85±2)°C e umidade relativa de 85%±5% por 1000 horas.
A resistência ao descascamento de todas as quatro amostras contra o vidro diminuiu após o envelhecimento higrotérmico. O PVB apresentou resistência superior ao envelhecimento higrotérmico, enquanto o EPE ficou entre o EVA e o POE. O EVA foi mais suscetível ao amarelamento em condições de alta temperatura e umidade.
Alteração na resistência ao descascamento: a resistência ao descascamento das amostras 1#, 2#, 3# e 4# contra o vidro diminuiu após o envelhecimento higrotérmico e continuou a diminuir com o aumento do tempo de envelhecimento higrotérmico.
Alteração no índice de amarelecimento: O índice de amarelecimento de todas as amostras aumentou com o aumento do tempo de envelhecimento higrotérmico, com o EVA apresentando o maior aumento, indicando que o EVA é mais suscetível ao amarelecimento em condições de alta temperatura e alta umidade.
4. Resistência ao envelhecimento - Teste de envelhecimento por umidade e congelamento
Os espécimes laminados foram colocados em uma câmara de teste com ciclos de temperatura e umidade. As condições do ciclo foram caracterizadas por variações específicas de temperatura e umidade, conforme mostrado na figura abaixo. O número de ciclos foi de 20.
Alteração na Resistência ao Descascamento: Conforme mostrado na figura, o ciclo de umidade-congelamento teve pouco efeito na resistência ao descolamento entre os filmes 1#, 2#, 3# e 4 e o vidro. A resistência ao descolamento dos quatro filmes permaneceu relativamente estável durante o ciclo de umidade-congelamento, sem redução significativa.
Alteração no Índice de Amarelecimento: Os quatro filmes apresentaram baixo amarelamento após o ciclo de umidade-congelamento, demonstrando que mantêm alto desempenho apesar das frequentes flutuações de temperatura e apresentam boa resistência ao amarelamento. Suas propriedades ópticas permaneceram relativamente estáveis em ambientes com alta umidade e grandes flutuações de temperatura.
Testes mecânicos mostraram que o PVB apresenta as melhores propriedades, enquanto o EVA é mecanicamente mais resistente que o POE, com o EPE no meio. No geral, o filme de PVB resiste melhor ao envelhecimento, enquanto o EVA é bom no início, mas envelhece mais rápido. O EVA ainda é popular por ser acessível. À medida que a tecnologia avança, o POE e o EPE provavelmente se tornarão mais comuns, juntamente com o EVA, oferecendo mais opções para a vedação de painéis solares.
Site: www.elephchem.com
Whatsapp: (+)86 13851435272
E-mail: admin@elephchem.com
Rede IPv6 suportada
