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Esame dei materiali dei pannelli solari su microscala

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Credito: S. Moffitt/NIST

Prima di investire in una serie di pannelli solari, i potenziali acquirenti potrebbero chiedersi: quanto durerà la tecnologia prima che si rompa?

Questo è proprio ciò che un team di ricercatori del NIST, tra cui Stephanie Moffitt, Po-Chang Pan e Xiaohong Gu (mostrato qui), ha deciso di capire.

Al giorno d’oggi, le garanzie da 30 a 35 anni sono la norma per i pannelli solari commerciali, ma si teme che alcuni materiali dei pannelli solari possano mostrare crepe e guastarsi prima.

Per i loro test, i membri del team hanno utilizzato più protocolli di invecchiamento accelerato per simulare l’invecchiamento sul campo, esponendo i loro campioni a fattori di stress come calore, umidità e luce ultravioletta. Hanno anche prelevato campioni da un campo di pannelli solari in Arizona dopo sette anni, quando i pannelli hanno iniziato a mostrare crepe.

Hanno scoperto che potrebbero formarsi crepe nel materiale di supporto (backsheet) dei pannelli utilizzando un tipo di polimero di polivinilidene fluoruro (PVDF) come laminato, in particolare quando:

  • Il polimero viene sollecitato meccanicamente (tirato o allungato) in una direzione specifica, che indebolisce la struttura cristallina del materiale.
  • Lo strato esterno è miscelato con polimeri e pigmenti acrilici, che porta alla degradazione chimica che produce pozzi superficiali. Il backsheet quindi non può resistere alla sollecitazione e le fosse causano microfessure.

Utilizzando tecniche di microscopia, i ricercatori hanno anche scoperto un cambiamento nella struttura cristallina di un materiale del backsheet che si verifica durante il cracking. Quella struttura passa dalla fase alfa alla fase beta, il che significa che le catene polimeriche iniziano a impacchettarsi in una formazione più allineata.

In breve, il team ha scoperto che non tutti i backsheet basati su PVDF si comportano allo stesso modo e raggrupparli tutti insieme potrebbe semplificare eccessivamente la situazione.

In molti casi, il cracking del backsheet può essere un grosso problema per la vitalità dei pannelli solari e non ha una soluzione semplice e diffusa. I pannelli con gravi crepe richiedono una sostituzione completa. Ma questo tipo di ricerca fornisce maggiori informazioni sui problemi in modo che i produttori possano fare scelte più informate sui materiali per prodotti più affidabili.


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