新方法預(yù)測太陽能電池組件壽命

太陽能電池組件暴露在復(fù)雜環(huán)境下，時(shí)間久了材料就會老化。盡管大多數(shù)太陽能電池制造商向客戶保證產(chǎn)品的最高使用年限為25年，但這樣籠統(tǒng)的使用年限說法并不準(zhǔn)確。近日，德國科研人員推出一套新方法，可以較準(zhǔn)確地預(yù)測太陽能電池組件使用年限。

德國弗勞恩霍夫協(xié)會下屬材料力學(xué)研究所發(fā)表公報(bào)稱，冰雪負(fù)荷、溫度變化和風(fēng)負(fù)荷都會對太陽能電池組件造成機(jī)械壓力，使材料緊縮和拉伸，久而久之會導(dǎo)致太陽能電池組件的材料疲勞。在太陽能電池組件材料中，塑料背板和由細(xì)銅絲制成的電池連接條尤為脆弱，就像不斷地來回彎折一根回形針，它在某一點(diǎn)就會斷裂。

為了弄清環(huán)境因素對電池組件材料的影響，研究人員現(xiàn)場測量了電池組件受機(jī)械荷載的影響。他們給一套完整的太陽能電池組件安裝上傳感器，可以根據(jù)電阻變化來測量電池組件材料的收縮和膨脹程度，由此計(jì)算出電池組件材料承受的機(jī)械壓力。

研究人員通過數(shù)據(jù)評估發(fā)現(xiàn)，即便是一陣微風(fēng)都足以使電池組件出現(xiàn)振蕩，而且周圍環(huán)境的溫度越高，這種振蕩就越明顯。此外，紫外線輻射對材料疲勞的影響也超出預(yù)想。紫外線會使合成材料更硬、更脆，久而久之也會提高振蕩頻率。

基于現(xiàn)場測量結(jié)果，研究人員建立了一套3D模擬系統(tǒng)。這套數(shù)字仿真和模擬系統(tǒng)可以推斷出環(huán)境因素對電池組件的長期影響，以及會產(chǎn)生何種機(jī)械壓力，進(jìn)而預(yù)測電池組件的壽命。

研究人員說，這種實(shí)測和模擬相結(jié)合的方法，不僅能預(yù)測太陽能電池組件的使用壽命，還可用于改進(jìn)太能電池組件的形狀、材料等。