Silicone Sealant Mengalir Untuk Memperbaiki Lembar Belakang Modul Surya yang Rusak

Tim peneliti-Austria dari Ceko telah mengembangkan-gel polisiloksan berperforma tinggi yang dapat secara efektif memperbaiki lapisan belakang modul surya yang terdegradasi, memulihkan sifat insulasinya, dan memperpanjang umur operasional sistem fotovoltaik (PV) yang menua. Solusi inovatif ini mengatasi masalah penting yang dihadapi operator pembangkit listrik tenaga surya, karena degradasi backsheet-khususnya pada modul yang diproduksi sekitar tahun 2010-sering menyebabkan masalah keselamatan dan kerugian produksi energi yang signifikan.

Para peneliti menggunakan gel polisiloksan khusus, yang dikembangkan melalui kerja sama dengan-produsen silikon Siltech Solutions yang berbasis di Ceko, yang biasanya digunakan sebagai tambahan enkapsulasi untuk modul PV. Tidak seperti material perbaikan kaku tradisional, tim memodifikasi gel agar memiliki kemampuan mengalir yang lebih baik, memungkinkannya mengisi retakan yang sempit sekalipun dan membentuk lapisan pelindung yang mulus di atas lembaran belakang yang rusak. Gel ini terdiri dari matriks polimer berbasis-silikon, diperkuat dengan silika berasap sebagai pengisi untuk meningkatkan daya tahan, dan bahan pengawet-kelembapan yang memungkinkannya mengeras saat terkena udara sekitar dan kelembapan.

"Kelembaban-yang memulai proses pengawetan berlangsung dari permukaan ke arah luar, dengan gel secara bertahap mengeras saat kelembapan berdifusi ke dalam bahan," jelas para peneliti. "Setelah mengeras sepenuhnya, gel akan membentuk elastomer fleksibel dengan kekuatan tarik dan sifat pemanjangan yang sangat baik, memastikan daya rekat yang kuat pada semua bahan lembaran belakang umum-bahkan bahan yang sudah ada degradasi atau permukaannya tidak rata." Adhesi ini sangat penting untuk mencegah masuknya uap air, yang merupakan penyebab utama kerusakan lembaran belakang dan kegagalan isolasi.

 

Tes pada bahan lembar belakang

Gel polisiloksan pertama kali diuji pada lima jenis bahan lembar belakang yang umum, yang mencerminkan variasi komponen yang digunakan dalam modul PV selama dekade terakhir: poliamida yang diekstrusi bersama (lembar belakang AAA); polivinil fluorida (PVF)-lapisan ganda PET; polivinilidena fluorida (PVDF)-lapisan ganda PET; primer-dilapisi PET; dan komposit berbasis etilen tetrafluoroetilen (ETFE)-yang lebih baru. Bahan-bahan ini dipilih karena penggunaannya yang luas dan diketahui rentan terhadap degradasi seiring berjalannya waktu.

Sampel berbentuk persegi panjang (lebar 3cm, panjang 12cm) dipotong dari setiap jenis lembaran belakang, dan gel dioleskan ke sisi udara-yang terbuka pada setiap strip. "Strip lembaran belakang kedua, dengan sisi udara menghadap ke bawah, ditempatkan di atas sampel-yang dilapisi gel dan ditekan dengan lembut untuk mencapai ketebalan gel yang seragam sekitar 1,2 mm," tim merinci. "Gel berlebih dihilangkan dari tepinya, dan sampel dikeringkan pada suhu 25 derajat Celcius dan kelembapan relatif 55% selama 30 hari. Setelah proses pengawetan, sampel mengalami penuaan yang dipercepat dalam ruang iklim pada suhu 85 derajat Celcius dan kelembapan relatif 85% selama 1.000 jam-pengujian standar untuk ketahanan komponen PV."

Analisis pasca-pengujian mengungkapkan bahwa gel menunjukkan daya rekat yang luar biasa pada kelima jenis lembaran belakang, dengan kegagalan kohesif 100% yang diamati pada setiap sampel. Hal ini menunjukkan bahwa ikatan antara gel dan lembaran belakang lebih kuat dibandingkan gel itu sendiri, sehingga menegaskan keandalan dan ketahanan terhadap delaminasi dalam jangka panjang.

 

Uji pada panel terdegradasi berusia delapan{0}}tahun-

Selanjutnya, gel tersebut diuji pada modul PV tua dengan lembaran belakang AAA yang telah beroperasi selama delapan tahun dan menunjukkan tanda-tanda degradasi yang parah, termasuk retakan memanjang yang dalam di atas busbar sel dan kerapuhan permukaan. Gel disalurkan langsung ke celah-celah menggunakan cartridge presisi, kemudian disebarkan secara merata ke seluruh permukaan lembaran belakang dengan spatula lebar untuk membentuk lapisan pelindung. Modul yang diperbaiki kemudian ditempatkan di ruang iklim yang sama selama 1.000 jam perlakuan panas lembab.

Pengukuran yang dilakukan setelah penuaan menunjukkan bahwa retakan telah tertutup rapat dan tidak terlihat lagi, dan modul yang diperbaiki mencapai nilai resistansi isolasi di atas 200 MΩ-yang jauh melebihi persyaratan keselamatan untuk pengoperasian modul PV. “Bahkan setelah uji panas lembab yang dipercepat, modul-modul tersebut mempertahankan kinerja isolasi yang tinggi dan lulus uji kebocoran basah tanpa ada tanda-tanda masuknya uap air,” kata para peneliti. Hal ini menegaskan kemampuan gel untuk memulihkan metrik keselamatan dan kinerja penting dalam modul yang menua.

 

Uji operasional pembangkit listrik tenaga surya

Untuk memvalidasi-kinerja dunia nyata, tim peneliti menerapkan teknik perbaikan di pembangkit listrik tenaga surya 10MW di Republik Ceko, di mana banyak modul mengalami degradasi lembar belakang. "Gel polisiloksan diaplikasikan di lapangan tanpa membongkar modul-yang dikeluarkan dari kartrid genggam dan dihaluskan pada permukaan lembaran belakang dengan spatula," tim menekankan. "Modul yang diperbaiki dibiarkan beroperasi dalam-kondisi dunia nyata selama tiga bulan, terkena suhu, kelembapan, dan radiasi UV yang bervariasi."

Uji kebocoran basah yang dilakukan setelah uji coba lapangan memastikan bahwa modul yang diperbaiki mempertahankan ketahanan insulasi yang tinggi dan beroperasi secara normal, tanpa penurunan keluaran energi dibandingkan modul yang tidak rusak. "Hasil awal di lapangan menunjukkan bahwa gel tersebut secara efektif menstabilkan kinerja modul, meskipun-pengujian jangka panjang selama beberapa tahun diperlukan untuk menilai ketahanannya sepenuhnya," kata para peneliti. "Pertanyaan utama yang tersisa adalah apakah lembar belakang yang diperbaiki dapat menyamai kinerja-penghalang kelembaban jangka panjang yang asli, khususnya di wilayah dengan kondisi cuaca ekstrem."

Penelitian ini dipublikasikan dalam makalah "Field-perbaikan gel polisiloksan yang berlaku untuk lembar belakang modul fotovoltaik yang terdegradasi" di Journal of Photovoltaics Research. Kelompok penelitian ini terdiri dari para ilmuwan dari Siltech Solutions Republik Ceko, Institut Penelitian Kimia dan Teknologi Austria (OFI), dan Universitas Teknik Ceko di Praha-yang mengembangkan upaya kolaboratif untuk mengembangkan-solusi pemeliharaan PV yang hemat biaya dan berkelanjutan.