Güneş paneli enkapsülant malzemeleri iki grupta sınıflandırılabilir: EVA ve EVA olmayanlar.
EVA olmayanlar kategorisi, beyaz EVA, silikonlar, termoplastikler (örneğin, PVB), iyonomerler, termoplastik elastomerler, termoplastik silikon elastomerler (TPSE), termoplastik poliolefinler (TPO), poliolefin elastomerler (POE) ve son olarak EPE filmleri gibi çok katmanlı malzemelerden oluşur. PV modüllerde kullanılan enkapsülant polimer bazlı malzemeler, kanıtlanmış mekanik stabilite, elektriksel güvenlik ve hücreleri ile diğer modül bileşenlerini ısı, nem ve şok gibi çevresel etkilerden koruma görevi görmelidir. Bu malzemeler, güneş panellerinde PV hücrelerini koruyarak panelin ömrünü ,25 yıla kadar uzatır.
EVA (Etilen Vinil Asetat)
EVA güneş enkapsülant filmler, temel olarak PV güneş panellerinin üretiminde kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış "etilen-vinil asetat" kopolimer reçinesinden yapılır. Belirli bir sıcaklık, vakum ve süre altında uygulanan uygun laminasyon işleminden sonra yapışkan benzeri bir madde olarak işlev görür.
Günümüzde EVA enkapsülantların hava koşullarına dayanıksızlığı, yüksek nem geçirgenliği ve PID kayıpları gibi dezavantajlarını ortadan kaldırmak için kimyasal katkı maddeleri ve daha gelişmiş ekstrüzyon işlemleri gerçekleştirilmektedir.
İyi bir enkapsülant olabilmek için, EVA bazlı kopolimerin uygun çapraz bağlayıcılar eklenerek dönüştürülmesi gerekmektedir. EVA'nın peroksit radikal çapraz bağlanması rastgele bir süreçtir ve bu, düşük moleküler ağırlıklı çapraz bağlayıcıların yüksek uçuculuğu göz önüne alarak laminasyon süreci sırasında gerçekleşmelidir. Bu nedenle, EVA, performans ve maliyet arasındaki iyi denge nedeniyle iyi bir enkapsülant malzemesi olarak kabul edilir.
Ne yazık ki, EVA'nın asetik asit oluşumu, renk değişimi ve sararma ile kolay bozulması, PV modül üreticilerini hem performans hem de maliyet açısından iyi bir dengeye sahip alternatif enkapsülant malzemeler aramaya zorlamaktadır.
EVA, yüksek kaliteli güneş panellerinin üretiminde kilit bir bileşendir ve olmaya devam edecektir ve UV direnci, şeffaflık ve esneklik gibi özellikleri panelin ömrünü ve verimliliğini sağlamaya yardımcı olur. Cam tarafı (UV geçiş) ve backsheet tarafı (UV kesme) EVA tipleri, panel içinde zararlı UV ışıklarından korumayı sürdürürken ışığı optimize etmek için ticari olarak bulunmaktadır.
BEYAZ EVA
Tek taraflı modüllerde, backsheet tarafındaki bilinen şeffaf EVA filmini beyaz EVA ile değiştirmek, güç çıkışını %1'e kadar artırır. Tek taraflı modüllerde iki taraflı hücreler kullanılıyorsa, güç çıkışı %2'ye kadar çıkabilir. Beyaz EVA'nın yüksek yansıtma değeri nedeniyle hücre aralıklarından geçen fotonların yansımasını sağlayarak güç verimliliğini artırır.
POLİOLEFİN ELASTOMER (POE)
Poliolefin Elastomer (POE), çift taraflı modüllerin ve gelişmiş hücre mimarilerinin artan popülerliği nedeniyle geleneksel EVA filmlerine alternatif olarak pazar payı kazanmaktadır.
POE malzemesinin doğasında bulunan Anti-PID özelliği, EVA'nın aksine düşük nem geçirgenliği ve uzun dayanıklılığı ile güneş paneli üreticilerini cezbetmektedir ve POE'yi çok umut verici bir enkapsülant malzeme haline getirmektedir.
Cam ve backsheet arasındaki kimyasal katkı maddesi geçişi sorunlarını önlemek için POE üretimi sırasında daha ayrıntılı kimyasal formülasyon ve sıkı proses sıcaklığı izleme gereklidir.
POE, etilen ve diğer alfa-olefinlerin kopolimerleridir. Ticari olarak bulunan ana POE reçineleri, büten veya okten bazlıdır. Metalosen kataliz yöntemi, özel elastikiyete sahip POE polimerlerini sağlar.
EPE ÇOK KATMANLI ENKAPSÜLANT (EVA-POE-EVA)
Üç katmanlı EPE yapısı, POE'nin yüksek maliyetini ve EVA'nın güçlü yapışma özelliğini dengelemek için özel ekstrüzyon teknikleri kullanılarak EVA-POE-EVA katmanları olarak geliştirilmiştir.
EPE filmleri, EVA'nın yüksek işlenebilirliği ile POE'nin Anti-PID özelliklerini birleştiren hibrit bir ürün olarak düşünülebilir. Ancak, EPE çok katmanlı yapısındaki önemli bir sorun, POE ara tabakanın stabil kalmamasıdır. Bu durum, EPE'de zayıf noktaların ortaya çıkmasına ve güneş panellerinin uzun vadede PID oluşma olasılığının yüksek olmasına neden olur. Ayrıca, EPE'nin delaminasyon problemine dikkat edilmelidir.
TERMAL PLASTİK POLİOLEFİN (TPO)
Geleneksel EVA enkapsülantlara alternatif olarak termoplastik poliolefin (TPO), özellikle fotovoltaik (PV) modül laminasyonu için çapraz bağlanan veya çapraz bağlanmayan malzemeler eklenerek tasarlanmıştır.
Literatüre göre, TPO daha düşük renk değişikliği eğilimi ve yapay hava koşullarından önce ve sonra daha iyi optik ve termal özellik bozulması gösterir, bu nedenle TPO çok cazip bir enkapsülanttır.
TPO enkapsülantları, etilen–propilen kauçuğu ve etilen–okten kauçuğuna dayalı kopolimerlerdir ve sentez ve üretimleri diğer kapsüle malzemelerden daha ucuzdur.
TPO, iyi mekanik özelliklere ve UV direncine sahiptir ve TPO'nun renk değiştirme hızı EVA'nınkinin yaklaşık dokuz katı daha yavaştır. 50 gün süren hava koşullarına dayanıklılık testleri sırasında EVA'nın geçirgenliği önemli ölçüde azalırken, TPO'nunki neredeyse değişmeden kalmıştır.
Ne yazık ki, TPO, EVA'dan önemli ölçüde daha yüksek su geçirgenliği gösterir. Bazı çapraz bağlı TPO'lar daha iyi yapışma özellikleri gösterir ve EVA'ya benzer şekilde, renk değişikliği ve eskime direncinde azalma gösterirler.
Güneş Kapsülantlarının Pazar Payları (2022)
KAYNAKLAR
Dintcheva, N.T.; Morici, E.; Colletti, C. Encapsulant Materials and Their Adoption in Photovoltaic Modules: A Brief Review. Sustainability 2023, 15, 9453. https:// doi.org/10.3390/su15129453