Characterisation of Chemical Ageing Processes in Encapsulant Materials Used in PV Modules

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

Einkapselungsmaterialien für Photovoltaik Module bestehend aus Kunststofffolien sind verantwortlich für die mechanische und optische Verbindung der einzelnen Schichten des Modules, elektrische Isolation, den Schutz der Solarzelle vor mechanischem Schaden und der Diffusion von Schmutzpartikeln aus der Umwelt. Die Lebensdauer von Solarmodulen soll bis zu 25 Jahren mit höchstens 20% an Leistungsverlust betragen. Wechselnde Umweltbedingungen wie Tag-Nacht-Zyklen, jährliche Temperaturschwankungen und auch Wetterbedingungen wie Regen, Hagel, Wind oder Staub stellen hohe Herausforderungen an diese Materialien. Ein reichhaltiges Wissen über die Alterungsprozesse dieser Polymere ist daher unumgänglich. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf den chemischen Alterungsprozessen des kommerziell meist eingesetzten Ethylenvinlyacetat Copolymers (EVA) und eines alternativen Einkapselungsmaterials aus Polyethylen. Um die Umweltbedingungen zu simulieren, die auf Einkapselungsmaterialien in einem Photovoltaik Modul wirken, wurden die Materialien mit dem Damp Heat Test (85 °C/85 RH) und der Xenonbewitterung (90 W/m², 60°C, Nass-/Trockenzyklen) für 2000 Stunden künstlich gealtert. Die Einkapselungsmaterialien wurden als einfache Folien und in einem laminierten Verbund ausgelagert um die Alterung bei unterschiedlichen Mikroklimas zu untersuchen. Mit Hilfe von Infrarotspektroskopie, Raman Spektroskopie und dynamischer Differenzkalorimetrie konnte die Formierung diverser Photo-oxidationsprodukte, C=C Doppelbindungen, Nachvernetzung, Fluoreszenz und Veränderungen der Polymerkette in den Einkapselungsfilmen festgestellt werden. Die Ultraviolett/Visible/Nahinfrarot Spektroskopie lieferte Ergebnisse zu Verfärbungen und Veränderungen des Reflexionsverhaltens und mit Hochleistungs-flüssigkeitschromatographie konnten Additive in den Materialien bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden dass die Auslagerung der Einkapselungsmaterialien als Folie oder in einem Verbund durch die verschiedenen Mikroklimas ein sehr unterschiedliches Alterungsverhalten aufweisen.

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung von chemischen Alterungsprozessen in Einkapselungsmaterialien für Photovoltaik Module
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung26 Jun 2015
StatusVeröffentlicht - 2015