太陽能板并非恒久遠(yuǎn),其壽命約25年,而紫外線、風(fēng)吹雨打、砂石也會影響太陽能板的發(fā)電表現(xiàn),而最近美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),“酸”也會降低模塊的壽命。而現(xiàn)有的能源有限,需要人們不斷發(fā)展新能源,而太陽能就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。
只要太陽能板一開始運(yùn)行,壽命時(shí)鐘就會開始倒計(jì)時(shí),首先太陽能板會先遇到初始光衰(LID)現(xiàn)象,安裝幾小時(shí)后,轉(zhuǎn)換效率大多會下降2%左右,這是因?yàn)樘柲茈姵卮蠖嗍怯蒔型摻硼晶體硅體制造,當(dāng)太陽能照射到電池,其中的硼會跟氧原子結(jié)合成載子再結(jié)合中心,為硼氧對(Boron-oxygen Pair)產(chǎn)生的缺陷,這會減少太陽能電池電荷載子壽命,進(jìn)而影響電池轉(zhuǎn)換效率。
以單片模塊來看可能沒什么,但是隨著太陽能設(shè)備量增加,損失的發(fā)電量就會積少成多,最終變成難以忽略的重大損失,若要解決問題,要從改變晶體硅品質(zhì)、更換摻雜劑或是先在受控環(huán)境進(jìn)行光照衰減。
而最近科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),除了初始光衰外,太陽能板壽命比預(yù)期的還要短幾十年,那些負(fù)責(zé)保護(hù)太陽能板的“塑膠背板”其實(shí)不如我們想象的牢靠,雖然說東西都有其壽命,但有些背板出現(xiàn)裂痕、破裂的速度實(shí)在太快了。
其中太陽能背板得具備保護(hù)電池的功用,最常見的背板則是聚醯胺(polyamide,PA;醯音同溪),它得具備耐紫外線、高溫高濕沖擊、濕冷凍、抗張強(qiáng)度,阻絕水氣并抵御撞擊,若有裂紋,水氣與氧氣會漸漸滲入,最后可能會有漏電的危險(xiǎn)。
美國國家標(biāo)準(zhǔn)暨技術(shù)研究院(NIST)材料工程師Xiaohong Gu表示,團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在2010年到2012年間,盡管有些背板已經(jīng)符合標(biāo)準(zhǔn),但還是在短短4年內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋。
該團(tuán)隊(duì)為了解決這煩人的問題,收集來自美國、中國、泰國與意大利等地的太陽能背板,而這些背板都在3到6年間出現(xiàn)裂痕,而經(jīng)過一系列化學(xué)與機(jī)械測試后,還發(fā)現(xiàn)越硬的地方越容易裂開,最容易碎裂的地方反而在背板內(nèi)側(cè)。
對此,團(tuán)隊(duì)推測,可能是封裝材料中的聚合物EVA出了問題,EVA其中的乙酸(acetic acid,也就是醋酸)是主嫌,封裝材料在太陽的曝曬下,會開始降解并產(chǎn)生破壞性的化學(xué)物質(zhì),進(jìn)而影響底下的背板,加快背板衰退速度。
為揪出犯人,科學(xué)家把幾根條狀的聚醯胺泡在醋酸5個(gè)月,然后再跟泡在一般水的對照組比較,最后他們發(fā)現(xiàn)顯微鏡下,比起沒有泡水、泡在水中的聚醯胺,泡在乙酸的塑膠出現(xiàn)了許多樣裂縫;進(jìn)一步分析溶液中的聚酰胺降解產(chǎn)物,也是乙酸溶液的濃度較高,顯然酸會加速聚酰胺的衰退速度。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這項(xiàng)研究或許可有助于推出全新的耐用性測試項(xiàng)目,這樣一來背板的耐用性檢測能更加全面,同時(shí)也有助于廠商推出壽命更長的太陽能板。目前研究已發(fā)布在《Photovoltaics: Research and Applications》。目前太陽能還未能更好被人類利用,需要科研人員不斷努力,研究出更高效地產(chǎn)品,這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。