ક્ષતિગ્રસ્ત સોલર મોડ્યુલ બેકશીટ્સના સમારકામ માટે ફ્લોબલ સિલિકોન સીલંટ

ચેક-ઑસ્ટ્રિયન સંશોધન ટીમે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પોલિસીલોક્સેન જેલ વિકસાવી છે જે અધોગતિ પામેલા સૌર મોડ્યુલ બેકશીટ્સને અસરકારક રીતે રિપેર કરી શકે છે, તેમના ઇન્સ્યુલેશન ગુણધર્મોને પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે અને વૃદ્ધ ફોટોવોલ્ટેઇક (PV) સિસ્ટમના કાર્યકારી જીવનકાળને લંબાવી શકે છે. આ નવીન સોલ્યુશન સોલાર પ્લાન્ટ ઓપરેટરોને સામનો કરતી એક જટિલ સમસ્યાને સંબોધિત કરે છે, કારણ કે બેકશીટ ડિગ્રેડેશન-ખાસ કરીને 2010 ની આસપાસ ઉત્પાદિત મોડ્યુલોમાં-ઘણીવાર સલામતીની ચિંતાઓ અને નોંધપાત્ર ઉર્જા ઉત્પાદન નુકસાન તરફ દોરી જાય છે.

સંશોધકોએ ચેક-આધારિત સિલિકોન ઉત્પાદક સિલ્ટેક સોલ્યુશન્સ સાથે સહયોગમાં વિકસિત વિશિષ્ટ પોલિસીલોક્સેન જેલનો ઉપયોગ કર્યો, જે સામાન્ય રીતે પીવી મોડ્યુલ્સ માટે એન્કેપ્સ્યુલેશન સહાયક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. પરંપરાગત કઠોર સમારકામ સામગ્રીથી વિપરીત, ટીમે ઉન્નત પ્રવાહક્ષમતા માટે જેલને સંશોધિત કરી, જેનાથી તે સાંકડી તિરાડોને પણ ભરી શકે અને ક્ષતિગ્રસ્ત બેકશીટ્સ પર સીમલેસ રક્ષણાત્મક સ્તર બનાવે. જેલ સિલિકોન-આધારિત પોલિમર મેટ્રિક્સથી બનેલું છે, જે ટકાઉપણું વધારવા માટે ફિલર તરીકે ફ્યુમ્ડ સિલિકા સાથે પ્રબલિત છે, અને ભેજ-ક્યોરિંગ એજન્ટ કે જે તેને આસપાસની હવા અને ભેજના સંપર્કમાં આવવા પર સખત બનાવવા સક્ષમ બનાવે છે.

સંશોધકોએ સમજાવ્યું કે, "ભેજ-પ્રારંભ કરાયેલ ઉપચાર પ્રક્રિયા સપાટીથી બહારની તરફ આગળ વધે છે, જેલ ધીમે ધીમે સખત બને છે કારણ કે ભેજ સામગ્રીમાં ફેલાય છે," સંશોધકોએ સમજાવ્યું. "એકવાર સંપૂર્ણ રીતે સાજા થઈ ગયા પછી, જેલ ઉત્કૃષ્ટ તાણ શક્તિ અને વિસ્તરણ ગુણધર્મો સાથે લવચીક ઇલાસ્ટોમર બનાવે છે, જે તમામ સામાન્ય બેકશીટ સામગ્રીઓ-પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા અધોગતિ અથવા સપાટીની અનિયમિતતાઓ સાથે પણ મજબૂત સંલગ્નતા સુનિશ્ચિત કરે છે." આ સંલગ્નતા ભેજના પ્રવેશને રોકવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, જે બેકશીટને વધુ નુકસાન અને ઇન્સ્યુલેશન નિષ્ફળતાનું પ્રાથમિક કારણ છે.

 

બેકશીટ સામગ્રી પર પરીક્ષણ કરો

પોલિસીલોક્સેન જેલનું સૌપ્રથમ પાંચ સામાન્ય બેકશીટ મટીરીયલ પ્રકારો પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, જે છેલ્લા એક દાયકામાં પીવી મોડ્યુલમાં વપરાતા વિવિધ ઘટકોને પ્રતિબિંબિત કરે છે: કો-એક્સ્ટ્રુડેડ પોલિમાઇડ (એએએ બેકશીટ); પોલિવિનાઇલ ફ્લોરાઇડ (PVF)-PET બાયલેયર; પોલિવિનાઇલિડેન ફ્લોરાઇડ (PVDF)-PET બાયલેયર; પ્રાઈમર-કોટેડ PET; અને નવી ઇથિલિન ટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (ETFE)-આધારિત સંયુક્ત. આ સામગ્રીઓ તેમના વ્યાપક ઉપયોગ અને સમય જતાં અધોગતિની જાણીતી નબળાઈને કારણે પસંદ કરવામાં આવી હતી.

લંબચોરસ નમૂનાઓ (3cm પહોળા, 12cm લાંબા) દરેક બેકશીટ પ્રકારમાંથી કાપવામાં આવ્યા હતા, અને જેલ દરેક સ્ટ્રીપની ખુલ્લી બાજુએ હવા પર લાગુ કરવામાં આવી હતી-. "બીજી બેકશીટ સ્ટ્રીપ, એર સાઇડ ડાઉન, જેલ-કોટેડ નમૂનાની ટોચ પર મૂકવામાં આવી હતી અને લગભગ 1.2mm ની સમાન જેલ જાડાઈ પ્રાપ્ત કરવા માટે હળવાશથી દબાવવામાં આવી હતી," ટીમે વિગતવાર જણાવ્યું. "કિનારીઓમાંથી વધારાની જેલ દૂર કરવામાં આવી હતી, અને નમૂનાઓ 30 દિવસ માટે 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને 55% સાપેક્ષ ભેજ પર સાજા કરવામાં આવ્યા હતા. ક્યોરિંગ પછી, નમૂનાઓ 85 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર આબોહવા ચેમ્બરમાં ઝડપી વૃદ્ધત્વને આધિન હતા અને 1{5}{1}V ધોરણના ધોરણો માટે 85% સંબંધિત ભેજ ટકાઉપણું."

પોસ્ટ-પરીક્ષણ વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે જેલ તમામ પાંચ બેકશીટ પ્રકારો માટે અસાધારણ સંલગ્નતા દર્શાવે છે, જેમાં દરેક નમૂનામાં 100% સુસંગત નિષ્ફળતા જોવા મળે છે. આ સૂચવે છે કે જેલ અને બેકશીટ વચ્ચેનું બોન્ડ જેલ કરતાં વધુ મજબૂત હતું, જે લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતા અને ડિલેમિનેશનના પ્રતિકારની પુષ્ટિ કરે છે.

 

આઠ-વર્ષ-જૂની ડિગ્રેડેડ પેનલ્સ પર પરીક્ષણ કરો

આગળ, જેલને એએએ બેકશીટ્સ સાથેના વૃદ્ધ પીવી મોડ્યુલો પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું જે આઠ વર્ષથી કાર્યરત હતું અને તેમાં અધોગતિના ગંભીર ચિહ્નો જોવા મળ્યા હતા, જેમાં સેલ બસબાર્સની ઉપરની ઊંડી રેખાંશ તિરાડો અને સપાટીની બરડતાનો સમાવેશ થાય છે. ચોકસાઇવાળા કારતૂસનો ઉપયોગ કરીને જેલને સીધી તિરાડોમાં વિતરિત કરવામાં આવી હતી, પછી રક્ષણાત્મક કોટિંગ બનાવવા માટે વ્યાપક સ્પેટુલા સાથે સમગ્ર બેકશીટ સપાટી પર સમાનરૂપે ફેલાવવામાં આવી હતી. રીપેર કરાયેલા મોડ્યુલોને પછી તે જ ક્લાઈમેટ ચેમ્બરમાં 1,000 કલાકની ભીના હીટ ટ્રીટમેન્ટ માટે મૂકવામાં આવ્યા હતા.

વૃદ્ધત્વ પછી લેવામાં આવેલા માપદંડો દર્શાવે છે કે તિરાડો સંપૂર્ણપણે સીલ કરવામાં આવી હતી અને હવે દેખાતી નથી, અને સમારકામ કરેલ મોડ્યુલોએ 200 MΩ-થી ઉપરના ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર મૂલ્યો હાંસલ કર્યા છે જે પીવી મોડ્યુલ ઓપરેશન માટે સલામતી આવશ્યકતા કરતાં વધુ છે. "ત્વરિત ભીના ગરમીના પરીક્ષણ પછી પણ, મોડ્યુલોએ ઉચ્ચ ઇન્સ્યુલેશન પ્રદર્શન જાળવી રાખ્યું હતું અને ભેજના પ્રવેશના કોઈ સંકેતો વિના ભીનું લિકેજ પરીક્ષણ પાસ કર્યું હતું," સંશોધકોએ નોંધ્યું હતું. આ વૃદ્ધ મોડ્યુલોમાં નિર્ણાયક સલામતી અને પ્રદર્શન મેટ્રિક્સને પુનઃસ્થાપિત કરવાની જેલની ક્ષમતાની પુષ્ટિ કરે છે.

 

કાર્યરત સૌર પ્લાન્ટ પર પરીક્ષણ

વાસ્તવિક-વર્લ્ડ પ્રદર્શનને માન્ય કરવા માટે, સંશોધન ટીમે ચેક રિપબ્લિકમાં 10MW સોલર પ્લાન્ટમાં રિપેર ટેકનિકનો અમલ કર્યો, જ્યાં અસંખ્ય મોડ્યુલોએ બેકશીટ ડિગ્રેડેશનનો અનુભવ કર્યો હતો. "પોલીસિલોક્સેન જેલને હેન્ડહેલ્ડ કારતૂસમાંથી વિતરિત-મોડ્યુલ્સને તોડ્યા વિના અને બેકશીટની સપાટી પર સ્પેટુલા વડે સ્મૂથ કર્યા વિના ક્ષેત્રમાં લાગુ કરવામાં આવી હતી," ટીમે ભારપૂર્વક જણાવ્યું હતું. "રિપેર કરાયેલા મોડ્યુલોને ત્રણ મહિના માટે વાસ્તવિક-વિશ્વ પરિસ્થિતિઓમાં કામ કરવા માટે છોડી દેવામાં આવ્યા હતા, જે વિવિધ તાપમાન, ભેજ અને યુવી રેડિયેશનના સંપર્કમાં હતા."

ફિલ્ડ ટ્રાયલ પછી હાથ ધરવામાં આવેલા વેટ લિકેજ પરીક્ષણોએ પુષ્ટિ કરી હતી કે સમારકામ કરાયેલા મોડ્યુલોએ ઉચ્ચ ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર જાળવી રાખ્યો છે અને સામાન્ય રીતે સંચાલિત થાય છે, બિન-ક્ષતિગ્રસ્ત મોડ્યુલોની સરખામણીમાં ઊર્જા ઉત્પાદનમાં કોઈ ઘટાડો થયો નથી. "પ્રારંભિક ક્ષેત્ર પરિણામો દર્શાવે છે કે જેલ અસરકારક રીતે મોડ્યુલની કામગીરીને સ્થિર કરે છે, જોકે તેની ટકાઉપણુંનું સંપૂર્ણ મૂલ્યાંકન કરવા માટે કેટલાંક વર્ષો સુધી લાંબા ગાળાના પરીક્ષણની જરૂર છે," સંશોધકોએ જણાવ્યું હતું. "એક મુખ્ય બાકી રહેલો પ્રશ્ન એ છે કે શું સમારકામ કરેલ બેકશીટ મૂળના લાંબા-ગાળાના ભેજ અવરોધ પ્રદર્શન સાથે મેળ ખાય છે, ખાસ કરીને ભારે હવામાન પરિસ્થિતિઓવાળા પ્રદેશોમાં."

સંશોધન જર્નલ ઑફ ફોટોવોલ્ટેઇક્સ રિસર્ચમાં "ફિલ્ડ-ડિગ્રેડેડ ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલ બેકશીટ્સ માટે લાગુ પોલિસીલોક્સેન જેલ રિપેર" પેપરમાં પ્રકાશિત થયું હતું. સંશોધન જૂથમાં સિલ્ટેક સોલ્યુશન્સ ચેક રિપબ્લિક, ઑસ્ટ્રિયન રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર કેમિસ્ટ્રી એન્ડ ટેક્નોલોજી (ઓએફઆઈ) અને પ્રાગની ચેક ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકો-ખર્ચ અસરકારક, ટકાઉ PV જાળવણી સોલ્યુશન્સ વિકસાવવા માટેના સહયોગી પ્રયાસો પર આધારિત હતા.