TY - THES

T1 - Peel Tests zur Untersuchung des Haftungsverhaltens von Einbettungsmaterialien für Photovoltaik-Module

AU - Haingartner, Christof

N1 - gesperrt bis null

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - In der Photovoltaik (PV)-Industrie ist der Peel Test ein häufig angewandtes Mittel, um die Haftungseigenschaften von Einbettungsmaterialien für PV-Module zu Glas und Rückseitenfolien zu charakterisieren. Aus der Literatur ist bekannt, dass viele Einflussfaktoren Auswirkungen auf die dabei gemessene Peel Strength haben. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit solchen Einflussfaktoren. Dazu wurden 180° Peel Tests und T Peel Tests an Laminaten aus Glas, 5 verschiedenen Einbettungsmaterialien und 3 unterschiedlichen Rückseitenfolien durchgeführt. Dabei wurden gezielt die Prüftemperatur und -geschwindigkeit variiert, verschiedene Peelarme in 180° Peel Tests verwendet und die Hälfte der Prüfkörper einer beschleunigten Materialalterung durch heiß-feuchte Auslagerung unterzogen. Bei der Auswertung der Peel Tests stellten sich zwei Probleme. Häufig verlief der Bruch nicht an der gewünschten Grenzschicht, was eine permanente Dokumentation der Art des Bruches erfordert. Es wurde auch festgestellt, dass der Bruch nicht immer in der schwächsten Schicht verläuft. Das zweite Problem war die große Streubreite der gemessenen Peel Strength. Dies verdeutlicht die Bedeutsamkeit einheitlicher Bedingungen bei der Prüfkörperherstellung und -lagerung und während der Prüfung. Aufgrund der großen Streubreite der Messergebnisse konnte kein eindeutiger Einfluss der Steifigkeit des Peelarms auf die Peel Strength erkannt werden. Die Steifigkeit des Einbettungsmaterials hatte jedoch Auswirkungen auf die Art des Bruches: in Prüfkörpern mit relativ steifen Einbettungsmaterialien trat gehäuft Delamination in der Rückseitenfolie auf. Das wurde darauf zurückgeführt, dass mit höherer Steifigkeit des Einbettungsmaterials ein kleinerer Peelradius und damit lokal größere Belastungen des Peelarms einhergehen. Um den Einfluss der Prüftemperatur zu ergründen, wurden alle Materialkombinationen bei 23 °C, 45 °C und 70 °C geprüft. Im Allgemeinen zeigte sich eine Abnahme der Peel Strength mit zunehmender Prüftemperatur. Diese war für unterschiedliche Materialkombinationen verschieden stark ausgeprägt und häufig, aufgrund der großen Streuung, nicht signifikant. Peel Tests wurden auch bei unterschiedlichen Prüfgeschwindigkeiten (5 mm/min, 10 mm/min, 50 mm/min und 100 mm/min) durchgeführt. Für Adhäsionsbrüche wurde kein eindeutiger Einfluss auf die Peel Strength festgestellt. Für Kohäsionsbrüche nahm die Peel Strength mit steigender Prüfgeschwindigkeit geringfügig zu. Nach heiß-feuchter Auslagerung verringerte sich die Peel Strength für Adhäsionsbrüche, unterschiedlich ausgeprägt bei den einzelnen Einbettungsmaterialien. Bei einem Einbettungsmaterial wurde auch eine Änderung des vorherrschenden Versagensmechanismus festgestellt: von Kohäsionsbruch tief im Einbettungsmaterial auf Kohäsionsbruch im Einbettungsmaterial nahe der Grenzschicht zu Glas bei viel geringeren Kräften.

AB - In der Photovoltaik (PV)-Industrie ist der Peel Test ein häufig angewandtes Mittel, um die Haftungseigenschaften von Einbettungsmaterialien für PV-Module zu Glas und Rückseitenfolien zu charakterisieren. Aus der Literatur ist bekannt, dass viele Einflussfaktoren Auswirkungen auf die dabei gemessene Peel Strength haben. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit solchen Einflussfaktoren. Dazu wurden 180° Peel Tests und T Peel Tests an Laminaten aus Glas, 5 verschiedenen Einbettungsmaterialien und 3 unterschiedlichen Rückseitenfolien durchgeführt. Dabei wurden gezielt die Prüftemperatur und -geschwindigkeit variiert, verschiedene Peelarme in 180° Peel Tests verwendet und die Hälfte der Prüfkörper einer beschleunigten Materialalterung durch heiß-feuchte Auslagerung unterzogen. Bei der Auswertung der Peel Tests stellten sich zwei Probleme. Häufig verlief der Bruch nicht an der gewünschten Grenzschicht, was eine permanente Dokumentation der Art des Bruches erfordert. Es wurde auch festgestellt, dass der Bruch nicht immer in der schwächsten Schicht verläuft. Das zweite Problem war die große Streubreite der gemessenen Peel Strength. Dies verdeutlicht die Bedeutsamkeit einheitlicher Bedingungen bei der Prüfkörperherstellung und -lagerung und während der Prüfung. Aufgrund der großen Streubreite der Messergebnisse konnte kein eindeutiger Einfluss der Steifigkeit des Peelarms auf die Peel Strength erkannt werden. Die Steifigkeit des Einbettungsmaterials hatte jedoch Auswirkungen auf die Art des Bruches: in Prüfkörpern mit relativ steifen Einbettungsmaterialien trat gehäuft Delamination in der Rückseitenfolie auf. Das wurde darauf zurückgeführt, dass mit höherer Steifigkeit des Einbettungsmaterials ein kleinerer Peelradius und damit lokal größere Belastungen des Peelarms einhergehen. Um den Einfluss der Prüftemperatur zu ergründen, wurden alle Materialkombinationen bei 23 °C, 45 °C und 70 °C geprüft. Im Allgemeinen zeigte sich eine Abnahme der Peel Strength mit zunehmender Prüftemperatur. Diese war für unterschiedliche Materialkombinationen verschieden stark ausgeprägt und häufig, aufgrund der großen Streuung, nicht signifikant. Peel Tests wurden auch bei unterschiedlichen Prüfgeschwindigkeiten (5 mm/min, 10 mm/min, 50 mm/min und 100 mm/min) durchgeführt. Für Adhäsionsbrüche wurde kein eindeutiger Einfluss auf die Peel Strength festgestellt. Für Kohäsionsbrüche nahm die Peel Strength mit steigender Prüfgeschwindigkeit geringfügig zu. Nach heiß-feuchter Auslagerung verringerte sich die Peel Strength für Adhäsionsbrüche, unterschiedlich ausgeprägt bei den einzelnen Einbettungsmaterialien. Bei einem Einbettungsmaterial wurde auch eine Änderung des vorherrschenden Versagensmechanismus festgestellt: von Kohäsionsbruch tief im Einbettungsmaterial auf Kohäsionsbruch im Einbettungsmaterial nahe der Grenzschicht zu Glas bei viel geringeren Kräften.

KW - peel test

KW - peel strength

KW - influence

KW - adhesive fracture energy

KW - PV

KW - photovoltaic

KW - encapsulant

KW - Peel Test

KW - Peel Strength

KW - Einflussfaktoren

KW - PV

KW - Photovoltaik

KW - Einbettungsmaterial

KW - Einkapselungsmaterial

M3 - Masterarbeit

ER -