TY - THES

T1 - Physikalische Charakterisierung des Vernetzungsgrades von EVA Einbettmaterialien für Solarzellen

AU - Grabmayer, Klemens Siegfried

N1 - gesperrt bis null

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Zur Einbettung von Solarzellen werden vornehmlich chemisch vernetzende Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) eingesetzt. Als Vernetzer werden aliphatische Peroxide verwendet. Bei der Lamination der Photovoltaik (PV)-Module werden die Einbettmaterialien bei etwa 140°C thermisch vernetzt. Die Qualität der Vernetzung hat einen signifikanten Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften und die Lebensdauer von PV-Modulen. Zur Bestimmung des Vernetzungsgrades wird derzeit eine zeitaufwändige nasschemische Methode (Gelanteilsbestimmung) eingesetzt. Physikalische Methoden wurden bis dato nicht systematisch untersucht und eingesetzt. Die Hauptzielsetzung der vorliegenden Diplomarbeit besteht daher in der Auslotung von physikalischen Charakterisierungsmethoden zur Beschreibung des Vernetzungszustandes. Im Rahmen der Arbeit wurden vier unterschiedliche, kommerzielle EVA-Einbettfolien (2 Standard-Cure und 2 Fast-Cure Typen) ausgewählt. Die unvernetzten EVA-Folien wurden zwischen 2 Trennfolien gelegt, mit einer Glasplatte abgedeckt und in einem handelsüblichen Laminator vernetzt. Zur Einstellung unterschiedlicher Vernetzungszustände wurden die Vernetzungszeiten systematisch variiert. Zur Charakterisierung der EVA-Folien kamen sowohl analytische (Differentialthermoanalyse (DSC), Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA)) als auch technologische (Zugversuch) Methoden zum Einsatz. Dabei wurden die Messparameter variiert. Die DSC-Untersuchungen ergaben bei Messung in Stickstoffatmosphäre einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Nachvernetzungsenthalpie und Vernetzungszeit. Im Gegensatz dazu waren in Luftatmosphäre keine konsistenten Trends feststellbar. Bei der DMA erwies sich insbesondere der Schermodus als zielführend. Als aussagekräftige Kennwerte für den Vernetzungsgrad wurden das Maximum des Verlustfaktors und der Schubmodul im Aufschmelzbereich ausgewertet. Im Zugversuch bei Raumtemperatur waren insbesondere bei hohen Dehnungen signifikante Unterschiede als Funktion der Vernetzungszeit ableitbar. Als sensitiver Kennwert für den Vernetzungszustand ergab sich der Elastizitätsmodul bei 500% Dehnung.

AB - Zur Einbettung von Solarzellen werden vornehmlich chemisch vernetzende Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) eingesetzt. Als Vernetzer werden aliphatische Peroxide verwendet. Bei der Lamination der Photovoltaik (PV)-Module werden die Einbettmaterialien bei etwa 140°C thermisch vernetzt. Die Qualität der Vernetzung hat einen signifikanten Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften und die Lebensdauer von PV-Modulen. Zur Bestimmung des Vernetzungsgrades wird derzeit eine zeitaufwändige nasschemische Methode (Gelanteilsbestimmung) eingesetzt. Physikalische Methoden wurden bis dato nicht systematisch untersucht und eingesetzt. Die Hauptzielsetzung der vorliegenden Diplomarbeit besteht daher in der Auslotung von physikalischen Charakterisierungsmethoden zur Beschreibung des Vernetzungszustandes. Im Rahmen der Arbeit wurden vier unterschiedliche, kommerzielle EVA-Einbettfolien (2 Standard-Cure und 2 Fast-Cure Typen) ausgewählt. Die unvernetzten EVA-Folien wurden zwischen 2 Trennfolien gelegt, mit einer Glasplatte abgedeckt und in einem handelsüblichen Laminator vernetzt. Zur Einstellung unterschiedlicher Vernetzungszustände wurden die Vernetzungszeiten systematisch variiert. Zur Charakterisierung der EVA-Folien kamen sowohl analytische (Differentialthermoanalyse (DSC), Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA)) als auch technologische (Zugversuch) Methoden zum Einsatz. Dabei wurden die Messparameter variiert. Die DSC-Untersuchungen ergaben bei Messung in Stickstoffatmosphäre einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Nachvernetzungsenthalpie und Vernetzungszeit. Im Gegensatz dazu waren in Luftatmosphäre keine konsistenten Trends feststellbar. Bei der DMA erwies sich insbesondere der Schermodus als zielführend. Als aussagekräftige Kennwerte für den Vernetzungsgrad wurden das Maximum des Verlustfaktors und der Schubmodul im Aufschmelzbereich ausgewertet. Im Zugversuch bei Raumtemperatur waren insbesondere bei hohen Dehnungen signifikante Unterschiede als Funktion der Vernetzungszeit ableitbar. Als sensitiver Kennwert für den Vernetzungszustand ergab sich der Elastizitätsmodul bei 500% Dehnung.

KW - EVA Vernetzungsgrad DSC DMA Zugversuch

KW - EVA cross-linking DSC DMA tensile test

M3 - Masterarbeit

ER -