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.
تُؤثر السيليكا المدخنة، وهي مادة مضافة وظيفية فريدة، ولا سيما السيليكا المدخنة الكارهة للماء ، تأثيراً معقداً وحاسماً على خصائص مواد تغليف الخلايا الكهروضوئية. ويُعدّ البحث المعمّق في هذه العلاقة بالغ الأهمية لتحسين جودة وحدات الخلايا الكهروضوئية.
يشير مصطلح "مادة تغليف الخلايا الكهروضوئية" إلى فئة من المواد اللاصقة ومواد منع التسرب المستخدمة تحديدًا في عملية إنتاج وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وتشمل وظائفها الأساسية داخل هذه الوحدات: تغليف الخلايا الشمسية وحمايتها، وعزلها عن الرطوبة الخارجية والأكسجين والغبار والشوائب الأخرى لمنع التآكل وإطالة عمر الوحدات؛ وضمان الاستقرار الهيكلي من خلال الالتصاق القوي الذي يربط الخلايا بإحكام مع الإطارات والألواح الخلفية والمكونات الأخرى؛ وتوفير خصائص عزل كهربائي معينة لضمان السلامة الكهربائية أثناء توليد الطاقة.
يُنتج السيليكا المدخن بشكل أساسي من خلال التحلل المائي عالي الحرارة للهالوسيلانات (مثل رابع كلوريد السيليكون) في لهب الهيدروجين والأكسجين. خلال هذه العملية، يتحلل الهالوسيلان بسرعة عند درجات حرارة عالية لتكوين جزيئات السيليكا الأولية. ثم تتصادم هذه الجزيئات الأولية وتتكتل لتشكل تجمعات ذات بنية شبكية ثلاثية الأبعاد. تشمل خصائصها البنيوية صغر حجم الجزيئات بشكل كبير، حيث يتراوح عادةً بين 7 و40 نانومترًا ، ومساحة سطحية نوعية كبيرة، قد تصل إلى 50-400 متر مربع/غرام . هذه البنية المجهرية الفريدة تمنح السيليكا المدخن العديد من الخصائص المميزة.
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.
أضاف الفنيون السيليكا المدخنة الكارهة للماء HB-139 والمنتج المنافس B بنسب 3% و4% و5% و6% و7% إلى مادة تغليف البولي فينيل. ومع زيادة كمية السيليكا المدخنة الكارهة للماء المضافة، ازداد التماسك تدريجيًا، مما قلل من السيولة، وانخفض وقت 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.
