Undersøgelse af solpanelmaterialer i mikroskala

Før de foretager investeringen i en række solpaneler, kan potentielle købere undre sig:Hvor længe vil teknologien holde, før den bryder sammen?

Det er netop, hvad et hold af NIST-forskere – inklusive Stephanie Moffitt, Po-Chang Pan og Xiaohong Gu (vist her) – satte sig for at forstå.

I dag er 30- til 35-års garantier normen for kommercielle solpaneler, men der er bekymring for, at nogle solpanelmaterialer kan vise revner og svigte tidligere.

Til deres test brugte teammedlemmerne adskillige accelererede forvitringsprotokoller til at simulere aldring i marken, og udsatte deres prøver for stressfaktorer som varme, fugt og ultraviolet lys. De fik også taget prøver fra et solpanelfelt i Arizona efter syv år, hvilket er, hvor panelerne begyndte at vise revner.

De fandt ud af, at der kunne dannes revner i panelernes bagsidemateriale (bagsideark) ved brug af en type polyvinylidenfluorid (PVDF) polymer som laminat, specielt når:

• Polymeren belastes mekanisk (trækkes eller strækkes) i en bestemt retning, hvilket svækker materialets krystallinske struktur.
• Det ydre lag er blandet med akrylpolymerer og pigmenter, hvilket fører til kemisk nedbrydning, der producerer overfladegruber. Bagsidearket kan så ikke modstå belastninger, og gruberne forårsager mikrorevner.

Ved hjælp af mikroskopiteknikker opdagede forskerne også en ændring i et bagsidearkmateriales krystallinske struktur, der sker under revnedannelse. Denne struktur går fra alfa- til beta-fase, hvilket betyder, at polymerkæderne begynder at pakkes sammen i en mere afstemt formation.

Kort sagt fandt teamet ud af, at ikke alle PVDF-baserede bagsideark opfører sig ens, og at klumpe dem alle sammen kan forenkle situationen.

I mange tilfælde kan revner i bagsideark være et stort problem for solpanelets vitalitet, og det har ikke en udbredt, enkel løsning. Paneler med alvorlige revner kræver en fuldstændig udskiftning. Men denne form for forskning giver mere indsigt i problemerne, så producenterne kan træffe mere informerede valg om materialer til mere pålidelige produkter. + Udforsk yderligere

Undersøgelse afdækker en potentiel årsag til for tidlige solpanelfejl