극한 기후 환경에 대한 태양광 모듈의 성능 검토

태양광 모듈의 수명 및 발전 성능은 산소, 온도, 빛, 상대 습도 및 외부 충격과 같은 환경 요인에 크게 영향을 받습니다. 이것이 모듈 실패의 주요 원인입니다. 그 중 백시트, 태양광 유리, 포장재 등은 태양광 모듈의 수명을 보장하는 쇼트보드(Short Board)입니다. 그러나 백플레인 및 패키징 소재는 환경에 대한 의존도가 높고, 온도 및 광산화 노화 현상에 쉽게 영향을 받아 성능 저하가 발생한다. 따라서 아래에서는 태양광 유리, 포장재, 백플레인을 별도로 분석하고 연구한다.

1 광전지 유리

광기전 유리의 주요 기능은 태양 전지를 다양한 가혹한 요인에 의한 손상으로부터 보호하고 유리 자체의 높은 광투과율을 이용하여 태양 전지의 빛 에너지 흡수가 가능한 한 영향을 받지 않도록 하는 것입니다. 광전지 유리는 강화 유리로 무기질 재료입니다. 환경의 영향은 적지만 외력의 영향을 크게 받고 풍압, 우박 등의 충격에 쉽게 파손됩니다. 남극 지역에서 태양광 모듈을 사용하는 경우 연중 강한 바람과 눈보라의 영향으로 태양광 유리가 쉽게 파손되어 보호 성능이 저하되고 태양광 모듈의 안전과 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 유리의 밀도는 충격파손 확률에 비례하며, 유리 자체의 밀도를 높여 내충격성을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 유리 원료 배합에서 실리카의 비율을 적절하게 높이고 산화 나트륨 및 산화 칼슘의 함량을 줄이면 강화 유리의 내 충격성을 효과적으로 향상시킬 수 있으므로 강풍, 눈보라 및 기타 극한의 외부 힘의 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다 환경. 유리 파손의 위험이 있습니다. 극한 환경에서 눈보라 및 기타 외부 세력. 유리 파손의 위험이 있습니다. 극한 환경에서 눈보라 및 기타 외부 세력. 유리 파손의 위험이 있습니다.

연구에 따르면 태양 전지의 변환 효율이 1% 증가할 때마다 발전 비용이 7% 감소하고 광전지 유리의 광투과율이 태양 전지의 변환 효율에 영향을 미치며 이는 중요한 요소이기도 합니다. 광전지 모듈의 변환 효율에 영향을 미칩니다. 광전지 유리는 일종의 소다 석회 유리입니다. 극한의 습도에 장시간 노출되면 가수 분해되어 수산화 나트륨과 규산 겔을 생성합니다. 반면 수산화나트륨은 코팅층을 부식 및 손상시키고 규산 겔이 달라붙게 됩니다. 유리에 부착되어 광전지 유리의 투과율을 크게 감소시킵니다. 동시에, 극한의 기후 환경에서 강한 자외선은 광전지 유리 필름 표면의 유기물 산화 및 분해를 촉진하여 필름이 주름지고 갈라지고 떨어지며 유리 표면에 무지개 반점이 생겨 감소합니다. 광전지 유리의 투과율. . 또한, 필름층을 통해 유리 기판에 들어가는 물 분자는 극저온에서 동결되기 쉬워 필름층이 손상될 수 있습니다. 극한 기후 환경에서 눈 씨앗과 우박의 영향도 유리 필름 층을 손상시키고 결국 광 투과율 감소로 이어집니다. 광전지 유리에 대한 이러한 환경 요인의 고장 효과는 광전지 모듈의 변환 효율과 수명에 심각한 영향을 미칩니다.

데이터에 따르면 철 원소는 유리를 착색하고 유리의 광선 투과율을 감소시킬 수 있으며 희토류 금속 세륨 산화물(CeO2)은 투명화제, 탈색제 및 항자외선 흡수 기능을 가지고 있습니다. 따라서 광전지 유리의 제조 공정에서 유리의 철 함량을 조정하고 적절한 양의 CeO2를 첨가하면 광전지 유리의 투과율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 태양광의 반사 및 흡수를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 자외선의 투과율도 감소시킬 수 있습니다. 광선은 태양 전지판을 보호합니다. 강한 자외선에 의해 손상되지 않고 태양광 모듈의 자외선 복사 저항을 효과적으로 향상시킬 수 있으며 동시에 태양광 모듈의 수명과 변환 효율도 향상시킬 수 있습니다.

2 Packaging Materials

봉지재는 Solar Cell, Copper Tin Ribbon, Backplane, Photovoltaic Glass 등을 접착하는 역할을 하며 태양광 모듈의 핵심 부품입니다. 주요 포장재는 2액형 실리카겔, 폴리비닐 부티랄 수지(PVB), 에틸렌-비닐 아세테이트 폴리머(EVA) 필름 등이다. 현재 태양광 산업에서 가장 널리 사용되는 EVA 필름은 33% 함유된 EVA 필름이다. 20년 이상 업계에서 사용되어 온 비닐 아세테이트.

EVA는 폴리머 소재로서 강한 자외선 조사 하에서 디에틸렌 반응을 일으키기 쉽고 아세트산과 올레핀을 생성합니다. EVA의 분해 속도는 UV 강도에 비례할 뿐만 아니라 아세트산의 양이 증가하면 EVA의 노화 속도가 빨라집니다. 태양광 모듈의 용접 테이프, 백플레인 및 전극도 아세트산에 의해 부식됩니다. 디에틸렌 반응은 EVA 필름의 색상 변화를 일으켜 태양광 모듈을 무색 투명에서 노란색 또는 심지어 짙은 갈색으로 점진적으로 변화시켜 모듈의 광투과율에 영향을 미칩니다. 효율성 및 출력 전력으로 인해 태양 전지 패널의 변환 효율 및 수명이 크게 감소합니다.

유리전이온도(Tg)와 취성온도(Tb)는 고분자의 기계적 물성이 저온에서 형태학적 변화를 겪을 때 해당하는 온도이다. 그 중 유리 전이 온도는 EVA 필름의 저온 성능과 직접적인 관련이 있습니다. 유리 전이 온도 이하에서는 EVA 필름이 유리 상태가 되어 어느 정도의 취성을 나타냅니다. 일부 실험 데이터에 따르면 EVA 필름의 유리 전이 온도는 0-10°C입니다. 온도가 0 °C 이하가 되면 EVA 필름은 점차 탄성을 잃고 단단한 상태가 됩니다. EVA 필름의 취성 온도는 -30~-50°C입니다. 온도가 취성 온도 아래로 떨어지면 EVA 필름이 취성을 나타내며 약간의 외력과 작은 변형으로 인해 손상됩니다.

현재 EVA 필름은 기계적 내충격성만 있습니다. 강한 풍압, 우박 또는 운송과 같은 외력에 의해 충격을 받으면 깨지기 쉽고 내부에 캡슐화된 태양 전지가 깨지거나 심지어 깨집니다. 동시에 저온 환경은 EVA 필름의 접착 성능을 심각하게 저하시켜 광전지 모듈의 박리를 유발합니다. 태양광용 EVA 필름은 극성 구조가 약하여 강한 자외선에 의해 열화 및 노화되기 쉽습니다. EVA 필름의 안정성은 구성 성분뿐만 아니라 노화 방지제, 안정제, 결합제 및 가교제와 같은 첨가제에 의해 영향을 받습니다. 노화 방지제는 자외선에 의한 EVA 필름의 열화 및 변색을 감소시킬 수 있으며,

3 백플레인

태양광 백시트는 태양광 모듈의 뒷면에 위치하며 주로 태양전지를 보호하고 지지하는 역할을 한다. 태양광 모듈의 최외곽 대면적 캡슐화에 사용되는 고분자 소재인 태양광 백시트는 태양광 모듈의 수명에 영향을 미치는 가장 중요한 소재입니다. 현재 태양광 산업에서 일반적으로 사용되는 백시트는 PVF(Polyvinyl fluoride film)-PET(polyester film)-PVF 구조의 3층 구조를 갖는 TPT 백시트이다. PVF의 외층은 환경 침식에 대한 저항성이 우수하고 PET의 중간층은 절연성이 우수하며 PVF의 내층은 표면 처리 후 EVA 필름에 대한 접착력이 우수합니다. 데이터에 따르면 PVF와 PET의 취성 온도는 모두 -70°C입니다. 불소 함유 재료 PVF는 얇기 때문에 저온 성능이 일반적으로 극한 기후 환경을 충족할 수 있는 반면 PET는 백플레인 구조에서 두껍고 극저온에서 탄성이 낮습니다. 크게 감소하여 외부 충격에 견디는 능력이 감소하여 균열이나 마모가 발생하고 보호 성능도 영향을 받습니다. 동시에 TPT 백시트는 폴리머 소재입니다. 강한 자외선 아래에서 외부 보호층의 균열은 중간층이 외부 환경과 직접 접촉하여 PET의 가수분해 및 광산화 노화를 일으켜 결국 보호 성능이 저하됩니다. PET는 백플레인 구조에서 두껍고 극저온에서 탄성이 낮습니다. 크게 감소하여 외부 충격에 견디는 능력이 감소하여 균열이나 마모가 발생하고 보호 성능도 영향을 받습니다. 동시에 TPT 백시트는 폴리머 소재입니다. 강한 자외선 아래에서 외부 보호층의 균열은 중간층이 외부 환경과 직접 접촉하여 PET의 가수분해 및 광산화 노화를 일으켜 결국 보호 성능이 저하됩니다. PET는 백플레인 구조에서 두껍고 극저온에서 탄성이 낮습니다. 크게 감소하여 외부 충격에 견디는 능력이 감소하여 균열이나 마모가 발생하고 보호 성능도 영향을 받습니다. 동시에 TPT 백시트는 폴리머 소재입니다. 강한 자외선 아래에서 외부 보호층의 균열은 중간층이 외부 환경과 직접 접촉하여 PET의 가수분해 및 광산화 노화를 일으켜 결국 보호 성능이 저하됩니다. 보호 성능도 영향을 받습니다. 동시에 TPT 백시트는 폴리머 소재입니다. 강한 자외선 아래에서 외부 보호층의 균열은 중간층이 외부 환경과 직접 접촉하여 PET의 가수분해 및 광산화 노화를 일으켜 결국 보호 성능이 저하됩니다. 보호 성능도 영향을 받습니다. 동시에 TPT 백시트는 폴리머 소재입니다. 강한 자외선 아래에서 외부 보호층의 균열은 중간층이 외부 환경과 직접 접촉하여 PET의 가수분해 및 광산화 노화를 일으켜 결국 보호 성능이 저하됩니다.

따라서 극한 기후 환경에서 사용되는 TPT 백시트는 내후성, 단열성, 수증기 차단성, 내식성, 모래 마모 저항성과 같은 다양한 균형 잡힌 특성 외에도 저온 기계적 강도, 인성 및 노화 방지 특성도 강화해야 합니다. , 광전지 모듈이 더 오랜 시간 동안 극한의 날씨 환경을 효과적으로 견딜 수 있고 모듈의 서비스 수명과 발전 성능이 영향을 받지 않도록 합니다.

4 태양광 모듈의 전반적인 성능

요약하자면, 태양광 모듈의 태양광 유리, 봉지재 및 백시트의 성능을 검토하여 극한 기후 환경에서 태양광 모듈의 고장을 유발할 수 있는 다양한 요인을 탐색합니다. 1) 태양광 유리의 조성에서 이산화규소, 산화나트륨 및 강화 칼슘의 비율을 조정

함으로써 태양광 유리의 내충격성을 향상시킬 수 있어 외력에 의한 태양광 모듈의 손상 가능성을 줄일 수 있습니다. ; 동시에 유리의 철과 CeO2 함량을 제어하여 광전지 유리의 광 투과 성능을 향상시키고 궁극적으로 광전지 모듈의 변환 효율을 향상시킬 수 있습니다.

2) 포장재의 EVA 필름에 대한 개질 기술을 채택하여 EVA 자외선 노화 및 저온 냉간 취성 등의 불량 현상 발생을 감소시킬 수 있다.

3) TPT 백시트의 저온 기계적 강도와 인성을 강화하면 태양광 모듈용 백시트의 보호 성능을 향상시킬 수 있다. 태양광 모듈의 각 구성요소의 고장 원인을 조사 분석하고 기술적 개선 방안을 제시함으로써 각 구성요소의 내후성을 크게 향상시킬 수 있어 극한의 날씨 환경에 대한 태양광 모듈의 전반적인 성능을 더욱 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 태양광 전력 소비를 줄입니다. 극저온, 강풍, 눈보라, 강한 자외선 및 기타 가혹한 환경을 겪은 후 구성 요소의 노후화, 손상 및 고장 가능성이 있으며 높은 변환 효율을 유지할 수 있습니다.

결론

태양광 모듈의 각 구성요소의 성능에 대한 포괄적인 분석을 통해 본 백서에서는 태양광 유리, 포장재 및 백시트의 재료 특성과 각 구성요소, 특히 고산 지역에서 태양광 모듈의 극한 내후성을 개선하는 방법을 소개합니다. 극지방의 태양광 발전 시스템의 추가 적용 및 홍보는 특정 지침과 참조를 제공합니다.