motivo de degradación de la energía fotovoltaica

La degradación de las células fotovoltaicas se ha estudiado durante algún tiempo. El factor dominante en tal degradación parece ser la exposición a los rayos UV. Esto parece ocurrir en dos frentes.

1) Encapsulante. Las propias células fotovoltaicas están contenidas en una capa de encapsulante, generalmente EVA (acetato de etilo y vinilo), que sufre cambios lentos cuando se expone a los rayos UV. Primero, puede cambiar de transparente a marrón, reduciendo la luz que llega a las células. Segundo, puede liberar ácido acético, lo que corroe las conexiones. Tercero, se vuelve menos elástico y deja que el vapor de agua ingrese a las celdas, lo que también causa corrosión.

2) Estructura celular: las células fotovoltaicas son en realidad grandes diodos grandes y dependen de un perfil bastante preciso de dopantes en el silicio. Parece que los rayos UV tienen suficiente energía para causar una difusión lenta y pequeña de los dopantes que se alejan de sus perfiles de concentración deseados, lo que reduce la eficiencia de las células.

En menor medida, los ciclos térmicos también causan fatiga en las juntas eléctricas, que se comportan de manera muy parecida a la corrosión manifiesta, y también funcionan en conjunto con los cambios encapsulantes mencionados anteriormente.

En lo que respecta a prolongar la vida útil de la fotovoltaica, protegerlas de los ciclos de temperatura y UV parece la mejor medida. Dado que esto significa mantenerlos fuera de la luz solar, está claro que esto tiene una utilidad limitada para los sistemas de trabajo.

El problema del encapsulante se puede reducir utilizando paneles que emplean silicona en lugar de EVA. Desafortunadamente, la silicona es más cara que el EVA.

No es una respuesta completa. Piense en esto como notas agregadas:

Vidrio + EVA + Silicona Cristalina + EVA + hoja posterior:

Los tiempos de vida de 20 a 25 años se obtienen normalmente a partir de paneles de buena calidad de fabricantes de renombre en condiciones reales con paneles montados permanentemente en su posición de servicio.

Los paneles reales y disponibles están obteniendo 20 ++ años en esas condiciones.
Tengo un panel solar BP bastante degradado pero aún en ejecución que es > 30 años.

Todos los EVA no son creados iguales y he visto EVA anunciado en Alibaba para "Uso exclusivo en China".

Un fabricante con el que traté en China usaría solo EVA alemán y lo identificó como una ventaja importante para lograr vidas más largas que sus competidores.

El fabricante de los mejores pequeños paneles fotovoltaicos que he encontrado utiliza el EVA chino.

Documento introductorio original de PV6100 : el producto ha desaparecido silenciosamente del mercado, pero Los requisitos y razones siguen siendo válidos. 2008 - Australian National University & Papel para juntas Dow Corning.

NREL: tipos de materiales encapsulantes y diferencias

NREL 2008: métodos de prueba UV acelerados para encapsulantes de PV

anuncio de eBay con información útil

Los cauchos de silicona son útiles pero "complicados" para el uso de PV. Dow Corning presentó su magia PV6100 SR hace unos años y desapareció silenciosamente del mercado durante aproximadamente 2 años, lo que sugiere que tenía problemas inesperados.
Dow Corning Sylgard 184 está disponible pero muy nicho.

Los encapsulantes FV no funcionan como la mayoría de las personas piensan.
Su tarea principal NO es mantener el agua fuera, sino

• Para garantizar que el material corroído esté expuesto a vapor de agua y no a agua líquida. Como wv tiene una densidad de agua ~ 1000 x menor que la del agua líquida, las tasas de corrosión son proporcionalmente más lentas y todo lo demás es igual.

• Minimizar el% de agua disuelta en la SR ayuda a abordar el punto 1.

• La creación de contactos sin contacto con materiales encapsulados aborda el punto 1.

• Además, los materiales deben ser "de bajo módulo, también conocidos como elásticos y de goma, para permitir que se minimicen las tensiones térmicas y de otro tipo. Las SR pueden ser sustancialmente mejores que las de EVA a este respecto.

• No forma productos de degradación corrosivos.

• No forma productos de degradación de la transparencia.

• No se degrada :-) - o, se degrada lo menos posible en ambientes con alta radiación UV. Los enlaces Si-Si en las cadenas principales tienen energías de enlace algo por encima de la energía de los cuantos en la mayoría de los UV terrestres, a diferencia de, por ejemplo, las resinas epoxi, los enlaces C-C que pueden romperse con la energía de los cuantos UV.

• El bajo costo siempre es bueno.

Los niveles de agua en un panel de vidrio + EVA se igualan a los niveles ambientales en unos pocos meses.
Los SR son normalmente 10x MÁS permeables al agua que EVA. Lo que se necesita es un% de agua DISOLVADA bajo, sin huecos y bajo módulo (elástico). Los SR de diseño adecuado pueden ser mejores que EVA en estos aspectos.

Los SR de encapsulante solar disponibles incluyen
GE RTV 615
Dow Sylgard 184 y amp; 164 OptiTec 7020
QSIL 216 & 220

Solo he visto resultados para Sylgard 184, de los que se habla bien. Otros pueden ser tan buenos pero no tengo información. Se dice que QSil usa productos de silicona Dow en sus formulaciones

Su "vida útil", por lo que recuerdo, es indefinida. Ser bombardeado con luz es el factor degradante. Si estuvieran recibiendo luz solar durante las 24 horas del día, la vida útil disminuiría más rápido que la vida útil de 20 a 25 años. Mucho es marketing, como con las lámparas LED, dicen "dura 20 años" pero la letra pequeña dice "si se usa 3 horas al día".

Esta puede ser una pregunta interesante para la pila de química. Por lo que puedo recordar, un fotón golpea el [Si] y el [Si] pierde un electrón (dándole poder). El átomo que fue golpeado por el fotón se convierte en [Si +] y (creo) [Si +] no tiene las mismas propiedades fotovoltaicas.

Aquí hay un enlace bastante bueno para la estructura de diodo y el funcionamiento de una celda: enlace