Инкапсуляция фотоэлектрических преобразователей в прозрачный полимерный композиционный материал

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Легковесные фотоэлектрические модули становятся все более востребованными во многих технических применениях. В работе предложен подход к изготовлению стеклонаполненного инкапсулянта-препрега для ламинирования фотоэлектрических преобразователей. В процессе ламинации матрицы скоммутированных фотоэлектрических преобразователей образуется прозрачный и ударопрочный защитный композиционный материал. Проведена характеристика структуры и свойств композиционного материала с применением спектрофотометрии, инфракрасной спектроскопии и термического анализа. Изготовлены прототипы композитных фотоэлектрических модулей с высокоэффективными кремниевыми ячейками гетероструктурного типа, скоммутированными с применением клеевой технологии. Проведена оценка климатической стойкости полученных образцов. Установлено, что прототипы композитных фотоэлектрических модулей хорошо проходят испытания на термоциклирование, УФ-воздействие и градостойкость. Испытания композитных модулей выявили относительно высокую деградацию во время воздействия высокой температуры при высокой влажности. Деградация, вызванная проникновением влаги через композиционное покрытие, запускает коррозионные процессы в слоях прозрачного проводящего оксида ITO или контактной металлизационной сетки. Применение композиционного полимерного материала позволяет существенно снизить вес фотоэлектрических модулей за счет ухода от применения листового стекла в их конструкции при сохранении приемлемого уровня их климатической стойкости.

Об авторах

Иван Юрьевич Дмитриев

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике

Автор, ответственный за переписку.
Email: I.Dmitriev@hevelsolar.com
ORCID iD: 0000-0003-0605-9006

кандидат физико-математических наук, ведущий технолог

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064

Артем Владимирович Кочергин

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Email: A.Kochergin@hevelsolar.com
ORCID iD: 0009-0005-6670-8508

аспирант

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064; ул. Профессора Попова, 5, Санкт-Петербург, 197022

Сергей Александрович Яковлев

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике; Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: S.Yakovlev@hevelsolar.com
ORCID iD: 0009-0009-3963-8355

кандидат физико-математических наук, ведущий технолог

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064; ул. Политехническая, 26, Санкт-Петербург, 194021

Владимир Сергеевич Левицкий

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике

Email: V.Levitskiy@hevelsolar.com
ORCID iD: 0000-0002-7877-1329

кандидат технических наук, ведущий специалист по измерениям

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064

Алексей Станиславович Абрамов

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике

Email: a.abramov@hevelsolar.com
ORCID iD: 0000-0003-4310-4478

кандидат физико-математических наук, руководитель отдела солнечной энергетики

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064

Евгений Иванович Теруков

Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике; Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Email: e.terukov@hevelsolar.com
ORCID iD: 0000-0002-4818-4924

доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора по научной работе

Россия, ул. Политехническая, 28, Санкт-Петербург, 194064; ул. Политехническая, 26, Санкт-Петербург, 194021; ул. Профессора Попова, 5, Санкт-Петербург, 197022

Список литературы

  1. Abramov A, Andronikov D, Emtsev K, Orekhov D, et al. Super lightweight flexible HJT solar panel. (eds.) 35th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 23 – 28 September 2018. USA: WIP - Renewable Energies; 2019. p.1227-1229. doi: 10.4229/35THEUPVSEC20182018-5CV.1.34
  2. Yakovlev S, Schebet E, Emtsev K, Andronikov D, et al. Mechanical stability of semi-flexible solar panels. (eds.) 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 9 – 13 September 2019. France: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE; 2019. p.1040-1041. doi: 10.4229/EUPVSEC20192019-4AV.1.22
  3. Yakovlev S, Schebet E, Emtsev K, Andronikov D, et al. Environmental stability of semi-flexible HJT solar panels. (eds.) 37th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 7 – 10 September 2020. France: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE; 2020. p. 1117-1119. doi: 10.4229/EUPVSEC20202020-4AV.2.18
  4. Govaerts J, Luo B, Borgers T, Dyck R, et at. Development and testing of light-weight PV modules based on glass-fibre reinforcement. EPJ Photovoltaics. 2022;13:1-13. doi: 10.1051/epjpv/2022007.
  5. Reinders A, Wit H, Boer A. Design of fibre reinforced pv concepts for building integrated applications. (eds.) 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 21 – 25 September 2009. Germany: WIP - Renewable Energies; 2009. p.3940-3944.
  6. Kyritsis A, Roman E, Kalogirou S, Nikoletatos J, et al. Households with fibre reinforced composite bipv modules in southern europe under net metering scheme. Renewable Energy. 2019;137(3):167-176. doi: 10.1016/j.renene.2017.09.068
  7. Govaers J, Moliya K, Bin L, Borgers T, et al. The potential of glass-fibre-reinforcement: (thermo-) mechanical testing of light-weight PV modules. (eds.) 38th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 6 – 9 September 2021. Germany: WIP Wirtschaft und Infrastruktur GmbH & Co Planungs KG. doi: 10.4229/EUPVSEC20212021-1AO.3.1.
  8. Lu S, Holla R, Morley B. Resin suitable for powder coating compositions. United State patent 7,737,238. 15 May 2010.
  9. Tzoumani I, Beobide A, Iatridi Z, Voyiatzis G, et al. Glycidyl methacrylate-based copolymers as healing agents of waterborne polyurethanes. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(15):8118. doi: 10.3390/ijms23158118
  10. Anakabe J, Zaldua Huici AM, Eceiza A, Arbelaiz A. The effect of the addition of poly(styrene- co -glycidyl methacrylate) copolymer on the properties of polylactide/poly(methyl methacrylate) blend. Journal of Applied Polymer Science. 2016;133(37). doi: 10.1002/app.43935
  11. Abdollahi H, Najafi V, Amiri F. Determination of monomer reactivity ratios and thermal properties of poly(GMA-co-MMA) copolymers. Polymer Bulletin. 2021;78:493-511. doi: 10.1007/s00289-020-03123-5
  12. Li JL, Xie XM. Reconsideration on the mechanism of free-radical melt grafting of glycidyl methacrylate on polyolefin. Polymer. 2012;53(11):2197-2204. doi: 10.1016/j.polymer.2012.03.035
  13. Yang P, Razzaq S, Jiao R, Hu Y, Liu L, Tao J. UV Light-induced degradation of industrial silicon HJT solar cells: degradation mechanism and recovery strategies. Journal of Solar Energy Research Updates. 2023;10:36-45. doi: 10.31875/2410-2199.2023.10.04
  14. Kaya I, Ilter Z, Senol D. Thermodynamic interactions and characterisation of poly[(glycidyl methacrylate-co-methyl, ethyl, butyl) methacrylate] by inverse gas chromatography. Polymer. 2002;43(24):6455-6463. doi: 10.1016/s0032-3861(02)00554-2
  15. Heidrich R, Barretta C, Mordvinkin A, Pinter G, et al. UV lamp spectral effects on the aging behavior of encapsulants for photovoltaic modules. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2024;266:112674. doi: 10.1016/j.solmat.2023.112674
  16. Tiefenthaler M, Wallner GM, Pugstaller R. Effect of global damp heat ageing on debonding of crosslinked EVA- and POE-glass laminates. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2024;264:112602. doi: 10.1016/j.solmat.2023.112602
  17. Sen C, Wang H, Wu X, Khan M, et al. Four failure modes in silicon heterojunction glass-backsheet modules. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2023;257:112358. doi: 10.1016/j.solmat.2023.112358
  18. Wu X, Sen C, Wang H, Wang X, et al. Addressing sodium ion-related degradation in SHJ cells by the application of nano-scale barrier layers. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2024;264:112604. doi: 10.1016/j.solmat.2023.112604
  19. Call J, Varde U, Konson A, Walters M, et al. Methodology and systems to ensure reliable thin-film PV modules. Reliability of Photovoltaic Cells, Modules, Components, and Systems. 2008;70480S. doi: 10.1117/12.797103

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).