如何防止太陽能電池板“蝸牛紋”產生?
太陽能電池板在制造運輸設置時以及因老化會發生各種各樣的故障筆者將就檢測這些故障的方法介紹Chemitox(東京都大田區)在評測服務中的事例和積累的知識
避免產生蝸牛紋的候選對策主要有三個(圖1)第一避免結晶硅系電池單元(發電元件)產生裂紋第二避免水分透過背板第三抑制封裝材料內的化學反應
圖1防止蝸牛紋的主要對策基于封裝材料的對策比較現實(出處Chemitox)
第一個對策避免電池單元產生裂紋在現實中很難實現因為太陽能電池板在制造和運轉的所有階段如制造工序向客戶運輸時在發電站和住宅中設置時設置后運轉時等都有可能產生裂紋
第二個對策避免水分透過背板目前也不現實眾所周知有背面也用玻璃封裝來取代背板或者采用追加了防止水分透過的阻擋層的樹脂背板的方法
但目前來說會這造成成本增加另外萬一仍然有水分滲透進去玻璃和背板會將水分封閉在電池板內可能會促進蝸牛紋的生成
第三個對策抑制封裝材料內的化學反應現在是主流對策
即使電池單元內產生裂紋水分經由樹脂背板和封裝材料滲入裂紋只要能不讓水分與形成電池單元指狀電極(細電極)的銀發生反應生成的銀離子在封裝材料內擴散或者避免銀離子與封裝材料所含的添加物發生化學反應就不會生成氧化銀和硫化銀因而能夠抑制蝸牛紋的形成
對主要的封裝材料EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)已經開始在采取這種對策
不過由于會造成成本上升實施了蝸牛紋對策的EVA之前很多未獲采用但最近由于設置后的太陽能電池板很多發生了蝸牛紋現象實施了蝸牛紋對策的EVA才得到了重視
為了抑制蝸牛紋材料廠商開發新的材料和產品時需要再現蝸牛紋的產生狀況以在這種狀態下評估材料和產品(圖2)
圖2再現容易產生蝸牛紋的狀況利用機械負載高溫高濕和光照等試驗裝置(出處Chemitox)
例如試制新的封裝材料和背板時除了要驗證的零部件以外還要制作利用現有產品構成的太陽能電池板在電池板上再現蝸牛紋產生的條件對材料廠商來說無論是制作這種驗證用電池板還是再現引發蝸牛紋的條件都比較困難
要再現蝸牛紋產生的條件需要對電池單元施加機械負載使之產生裂紋然后置于高溫高濕環境下便于水分從背板滲透進去之后照射模擬陽光的波長頻帶的光創造便于銀離子在封裝材料內發生化學反應的環境
Chemitox提供制作這種驗證用太陽能電池板和再現蝸牛紋產生條件的服務推動了開發例如封裝材料廠商只需帶來想驗證的封裝材料從電池板的制作到評測就就能全部完成