تطبيق السيليكا المدخنة الكارهة للماء في أفلام تغليف الخلايا الشمسية
في ظل التطور السريع لصناعة الطاقة الكهروضوئية، يكتسب أداء واستقرار وحدات الطاقة الكهروضوئية أهمية بالغة. وقد حظي مُغلّف الطاقة الكهروضوئية، باعتباره مادة تغليف أساسية تضمن التشغيل الموثوق لوحدات الطاقة الكهروضوئية، باهتمام كبير لتحسين أدائه.
السيليكا المدخنة مادة مضافة وظيفية فريدة من نوعها، وخاصة سيليكا مدخنة كارهة للماءيؤثر هذا العنصر بشكل معقد وحاسم على خصائص مُغلِّفات الطاقة الشمسية. يُعدّ البحث المُعمَّق في علاقتهما بالغ الأهمية لتحسين جودة وحدات الطاقة الشمسية.
يشير تغليف الطاقة الكهروضوئية إلى فئة من المواد اللاصقة والختم مواد تُستخدم خصيصًا في عملية إنتاج وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. تشمل وظائفها الرئيسية في هذه الوحدات: تغليف الخلايا الشمسية وحمايتها، وعزلها عن الرطوبة الخارجية والأكسجين والغبار والشوائب الأخرى لمنع التآكل وإطالة عمر الوحدات؛ وضمان الاستقرار الهيكلي من خلال التصاق قوي يربط الخلايا بإحكام بالإطارات والألواح الخلفية والمكونات الأخرى؛ وتوفير خصائص عزل كهربائي محددة لضمان السلامة الكهربائية أثناء توليد الطاقة.
يُنتَج السيليكا المُدخَّنة أساسًا من خلال التحلل المائي عالي الحرارة للهالوسيلان (مثل رباعي كلوريد السيليكون) في لهب الهيدروجين والأكسجين. خلال هذه العملية، يتحلل الهالوسيلان بسرعة عند درجات حرارة عالية ليُشكِّل جسيمات سيليكا أولية. ثم تصطدم هذه الجسيمات الأولية وتتكتل لتكوين تجمعات ذات بنية شبكية ثلاثية الأبعاد. تشمل خصائصه الهيكلية حجم جسيمات صغيرًا للغاية، عادةً ما بين 7 – 40 nm، ومساحة سطحية محددة كبيرة، والتي يمكن أن تصل إلى 50–400 متر مربع/جمتمنح هذه البنية الدقيقة الفريدة العديد من الخصائص الخاصة لسيليكا الدخان.
تتميز السيليكا المتبخرة المحبة للماء بسطح غني بمجموعات السيلانول (Si-OH)، مما يُمكّنها من التفاعل مع الماء والمواد القطبية الأخرى، كما أنها تتشتت جيدًا في المذيبات القطبية. في المقابل، تُنتج السيليكا المتبخرة الكارهة للماء عن طريق تعديل سطحها كيميائيًا. تُدخل هذه العملية مجموعات عضوية (مثل مجموعات الميثيل أو الفينيل)، تُغطي بعض مجموعات السيلانول، مما يُقلل من قطبية السطح ويُضفي عليها خاصية كراهية الماء، مما يُحسّن التشتت في الأنظمة غير القطبية أو ضعيفة القطبية.
سيليكا مدخنة مسعور
كيف يعمل السيليكا المدخنة الكارهة للماء في تغليفات الطاقة الشمسية؟
أجرى الفنيون من شركة هوبي هويفو للمواد النانوية المحدودة الاختبارات والتحقق من خلال التجارب.
في اختبارات الاتساق وتجفيف السطح، يؤثر الاتساق على عملية تطبيق المادة المغلفة، بينما يؤثر وقت تجفيف السطح على تأثير المعالجة بعد التطبيق.
وأضاف الفنيون سيليكا مدخنة كارهة للماء HB-139 والمنتج المنافس (ب) بنسب 3%، 4%، 5%، 6%، و7% من مادة التغليف الكهروضوئية. مع زيادة كمية السيليكا المتبخرة الكارهة للماء، ازداد القوام تدريجيًا، مما قلل من سيولته، وانخفض زمن جفاف السطح تدريجيًا.
من حيث الاتساق، عند كميات إضافة 3٪ و 4٪، أظهر HB-139 اتساقًا أعلى من المنتج المنافس B، بينما عند 5٪ و 6٪ و 7٪، كان لدى HB-139 اتساق أقل من المنتج المنافس B. فيما يتعلق بوقت تجفيف السطح، باستثناء مستوى الإضافة 4٪ حيث جف HB-139 بشكل أسرع من المنتج المنافس B، كانت أوقات التجفيف متشابهة بشكل عام عند مستويات الإضافة الأخرى.
في الاختبارات التي تم فيها تقييم التأثير على القوة الكلية لمغلف الخلايا الكهروضوئية، مع زيادة كمية السيليكا المدخنة الكارهة للماء المضافة، زاد الاستطالة عند الكسر أولاً ثم انخفض، في حين أظهرت قوة الشد اتجاهاً متزايدًا.
في اختبارات الاستطالة عند الكسر، عند مستويات إضافة 3% و4%، كان أداء HB-139 أفضل. عند مستويات إضافة 5% و6% و7%، تميّز كلٌّ من HB-139 والمنتج B المنافس بمزاياه. في اختبارات قوة الشد، باستثناء مستوى الإضافة 4%، أظهر HB-139 قوة شد أعلى من المنتج B المنافس عند مستويات إضافة أقل من 6%، ولكن عند 7%، كانت قوة شد HB-139 أقل من قوة شد المنتج B المنافس.
في ظل ظروف شيخوخة عالية الحرارة والرطوبة (85 درجة مئوية، رطوبة 85%، 1000 ساعة)، تم اختبار أداء HB-139 والمنتج المنافس B. أظهر كلاهما أداءً متشابهًا في قوة التحمل بعد الشيخوخة، كما أدت إضافة السيليكا المتبخرة الكارهة للماء إلى إبطاء انخفاض قوة الشد والاستطالة عند كسر تغليف الخلايا الكهروضوئية.
في اختبارات مقاومة الاصفرار، ومع زيادة كمية السيليكا المتبخرة الكارهة للماء المضافة، تحسنت مقاومة الاصفرار في درجات الحرارة والرطوبة العالية. ويعزى ذلك بشكل رئيسي إلى الاستقرار الضوئي الكيميائي للسيليكا المتبخرة الكارهة للماء وتأثيرها الحاجز النانوي، الذي يعيق انتشار جزيئات الأكسجين والماء، وبالتالي يثبط تفاعلات الأكسدة الضوئية.
يُعزز السيليكا المُبخّرة الكارهة للماء موثوقية مُغلّفات الخلايا الكهروضوئية بشكل كبير في البيئات ذات درجات الحرارة والرطوبة العالية، وذلك بتقوية شبكة الترابط، وتحسين مقاومتها للعوامل الجوية، وتحسين خصائصها الميكانيكية. ومع تقدّم صناعة الطاقة الكهروضوئية نحو كفاءة أعلى وعمر خدمة أطول، سيصبح استخدام السيليكا المُبخّرة الكارهة للماء في مُغلّفات الخلايا الكهروضوئية من التقنيات الرئيسية لتحسين جودة الوحدات.
مرحباً بالعملاء
اسمي فان، وأنا مدير أعمال شركة HIFULL، وأعمل في صناعة السيليكا المدخنة منذ أكثر من 10 سنوات. لا تتردد في الاتصال بي. يسعدني أن أقدم لك أفضل الخدمات والمنتجات.
