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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».