Una nueva investigación identifica las ventajas de los encapsulantes de poliolefina termoplástica en módulos solares de doble vidrio

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Investigadores austriacos evaluaron el potencial de degradación de los encapsulantes de poliolefina termoplástica (TPO, por sus iniciales en inglés) para su uso en módulos de vidrio-vidrio, como alternativa al copolímero convencional de etilvinilacetato (EVA) y a los elastómeros de poliolefina (POE).

“Las películas de TPO se utilizan actualmente para productos nicho, como los módulos de doble vidrio coloreado y los módulos fotovoltaicos integrados en edificios. Los módulos de doble vidrio requieren encapsulantes con una cantidad significativamente menor de subproducto reactivo. A diferencia de los encapsulantes de EVA y POE reticulados, los materiales de TPO facilitan el procesamiento y el reciclado”, declaró a pv magazine Martin Tiefenthaler, investigador de la Universidad Johannes Kepler de Linz (JKU), quien añadió que las películas de TPO no contienen peróxidos ni unidades de comonómero de acetato de vinilo, propensas a la degradación hidrolítica.

En el estudio, el equipo preparó laminados dobles de vidrio, de 25 mm × 25 mm × 7 mm, utilizando tres adhesivos de película TPO, cada uno con una formulación diferente, TPO-3.5, TPO-UV, TPO-F, y suministrados por la austriaca Borealis. Se utilizaron como referencia otras dos muestras fabricadas con EVA y POE.

Antes del ensayo de cizalladura por compresión, las probetas experimentales se expusieron a una irradiación ultravioleta (UV) de 40 W/m2, a temperaturas de 65 C y a una humedad relativa del 10 % durante un máximo de 3.000 h. Se pudo realizar un análisis visual, óptico, mecánico y químico de los cambios utilizando varios instrumentos, como microscopía, espectroscopía UV-visible-infrarrojo cercano, ensayo de cizalladura por compresión, así como calorimetría diferencial de barrido, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X. El equipo analizó y clasificó los resultados por orden de importancia.

El equipo analizó y clasificó los resultados. Descubrieron que la variación de TPO con mejores resultados era la TPO-3,5, seguida de la TPO-UV, la TPO-F, la EVA y la POE. “Mientras que los laminados envejecidos y fracturados de EVA, POE, TPO-F y TPO-UV mostraban firmas de ácido carboxílico diferentes en intensidad, no se detectaron residuos de ácido carboxílico en la superficie fracturada de TPO-3,5”, declaró el equipo.

Además, el TPO-3.5 tenía un “índice de fluidez más bajo”, lo que se traduce en “una masa molar media más alta” en comparación con el TPO-F y el TPO-UV. “Para el EVA reticulado y el POE, la temperatura de ensayo ya se encontraba dentro del rango de fusión de la fase no reticulada, rica en polietileno, de estos encapsulantes reticulados con peróxido”, especificaron los académicos.

El equipo concluyó que los “resultados obtenidos indican claramente que debe prestarse especial atención a los encapsulantes TPO-3.5 para módulos fotovoltaicos de doble vidrio” en futuras investigaciones. “El siguiente paso será la evaluación del efecto del calor húmedo y el envejecimiento UV de los laminados de TPO-vidrio en el rendimiento a largo plazo”, dijo Tiefenthaler, añadiendo que los resultados positivos a nivel de muestra tienen que ser validados e investigados mediante la ampliación a tamaños de módulos fotovoltaicos.

Los resultados de la investigación se presentaron en “Effect of UV ageing on debonding of double glass laminates based on different crosslinking and thermoplastic PV encapsulants” (Efecto del envejecimiento por rayos UV en la desunión de laminados de doble vidrio basados ​​en diferentes encapsulantes fotovoltaicos termoplásticos y de reticulación), publicado por Solar energy materials and solar cells. Los investigadores procedían de la Universidad Johannes Kepler de Linz, el Laboratorio Christian Doppler de Envejecimiento Superpuesto Mecánico-Ambiental de Laminados Híbridos Poliméricos y Borealis.

El año pasado, otro grupo de investigación de la Universidad Johannes Kepler de Linz realizó largas pruebas de humedad-calor en módulos solares de doble vidrio fabricados con encapsulantes EVA y POE transparentes a los rayos UV durante más de 10.000 horas, descubriendo varias ventajas del uso de encapsulantes POE en comparación con los materiales EVA.

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