Akumulēta problēma: kāpēc saules paneļi zaudē efektivitāti
Lielākajai daļai pasaulē uzstādīto saules paneļu problēmas rada paši materiāli, kas paredzēti to aizsardzībai. Kādreizējā līmvielas plēve, kas pasargā jutīgos elementus, pakāpeniski noārdās, izraisot citu komponentu bojājumus un ievērojamu jaudas zudumu. Šī nebūt nav neliela neērtība; tā rada būtiskus ekonomiskus zaudējumus, jo iekārtas, kam jākalpo 25 gadus, sāk strādāt ar mazāku jaudu jau pēc astoņiem gadiem.
Galvenais vaininieks ir etilēna vinilacetāts (EVA), ko tradicionāli izmanto līmvielas plēvēs. Siltuma un mitruma ietekmē šis polimērs sadalās, izdalot etiķskābi. Šī skābe inducē koroziju barošanas elementu sudraba kontaktiem. Rezultātā plēves virsma kļūst dzeltenīga vai tumšāka, kas būtiski samazina saules gaismas caurlaidību un, sekojoši, saražotās elektroenerģijas daudzumu.
Satura analīze: plašais EVA izplatības spektrs un tirgus apjoms
Pašlaik aptuveni 65% no visiem saules paneļiem tiek salikti, izmantojot EVA līmvielas plēves. Tas norāda uz šī materiāla dominanci nozarē. Saskaņā ar jaunākajiem datiem, globālais fotoelektrisko (FE) līmvielu plēvju tirgus 2024. gadā tika novērtēts 38,2 miljardu ASV dolāru apmērā. Prognozes liecina, ka līdz 2031. gadam šī summa sasniegs 45,3 miljardus ASV dolāru, kas uzsver nozares straujo izaugsmi.
Lai ilustrētu apjomu: tikai 2024. gadā pasaulē tika saražoti aptuveni 650 gigavatu (GW) saules moduļu. Lai šo moduļu izveidei tika izmantota līmvielas plēve, kas aptuveni atbilst 600 kvadrātkilometriem – tas ir līdzvērtīgs ASV pilsētas Čikāgas platībai.
Ja priekšlaicīgi sabrūk līmvielas plēve 100 megavatu (MW) jaudas elektrostacijā, zaudējumi nav tikai materiālu izmaksas. Tie ir arī būtiski iekārtas nespējas saražot paredzēto enerģijas apjomu. Kad iekārtas, kas paredzētas divarpus gadu desmitu kalpošanai, sāk ievērojami degradēties pēc 8 līdz 12 gadiem, kopējais ekonomiskais kaitējums ir ārkārtīgi liels.
Risinājums: jaunie polimēri un investīciju nepieciešamība
Lai paildzinātu saules moduļu kalpošanas laiku, pāreja uz progresīvākiem materiāliem ir obligāta. Zinātnieki ir identificējuši alternatīvu, kas spēj novērst etiķskābes veidošanos. Problēmu risinājums ir polimēru maiņa uz poliēna elestomeriem (POE) vai sarežģītākām EPE (EVA un POE daudzslāņu kombinācija) konstrukcijām, kā ziņo izdevums Oil Price.
Tomēr šī tehnoloģiskā maiņa prasa ievērojamas investīcijas. Pašreizējās izmaksas poliēna elestomeru (POE) ražošanai sasniedz aptuveni 1500 ASV dolārus par metrisko tonnu ražošanas jaudas. Šis ir būtiski dārgāks risinājums, jo POE plēves bieži vien maksā par 30–50% vairāk nekā tradicionālās EVA plēves.
Tehnoloģiskā tendence un tirgus pārkārtojumi
Neskatoties uz augstākajām izmaksām, notiek pāreja uz jaunajiem materiāliem. Jau šobrīd aptuveni 30% no jaunajiem saules paneļiem tiek ražoti ar POE tehnoloģiju. Šis solis maina līdzsvaru no tradicionālo ķīmisko vielu piegādātājiem uz nelielu skaitu ietekmīgu materiālzinātnes gigantu, kuri spēj kontrolēt jauno piegādes ķēžu veidošanos.
Pieaugot pieprasījumam pēc divpusējiem un N-tipa (TOPCon) moduļiem, līmvielas plēvju tehniskās prasības kļūst eksponenciāli sarežģītākas. Divpusējiem moduļiem ir jāsaglabā izcila caurspīdīgums abās pusēs, lai efektīvi absorbētu gaismu no dažādiem leņķiem, tādējādi dubultojot riska zonu, kas pakļauta dzeltenēšanai. Turklāt N-tipa elementi ir īpaši jutīgi pret jebkāda veida degradāciju, ko bieži izraisa mitruma iekļūšana caur nepiemērotām līmvielas plēvēm.