Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Herstellung, Charakterisierung und Auswahl von Einkapselungsmaterialien für die Photovoltaik / eingereicht von: Alexander Leitl, BSc
VerfasserLeitl, Alexander Anton
Begutachter / BegutachterinLang, Reinhold W.
ErschienenLinz, 2017
Umfang75 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Masterarbeit, 2017
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Photovoltaik / Einkapselungsmaterialien / Rückseitenfolien / Einschichtfolien / Materialauswahl
Schlagwörter (EN)photovoltaic / encapsulation / backsheets / single layer structures / material selection
Schlagwörter (GND)Fotovoltaik / Einkapselung / Folie / Werkstoffwahl
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-18156 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
Dateien
Herstellung, Charakterisierung und Auswahl von Einkapselungsmaterialien für die Photovoltaik [3.26 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von Materialien für Einbettungs- und Rückseitenfolien von Photovoltaik (PV)-Modulen. Hinsichtlich der Einbettungsfolien war es ein Ziel dieser Arbeit zu untersuchen, ob eine Substituierung von kommerziell verfügbaren, chemisch synthetisiertem Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) mit bestimmten Vinylacetat (VA)-Gehalt durch Material-mischungen aus EVA mit unterschiedlichen VA-Gehalten realisierbar ist. Im Bereich der Rückseitenfolien wurden hergestellte Materialkombinationen auf ihre potentielle Eignung für einschichtige Produkte untersucht. Bei der Charakterisierung der Mischungen aus EVA wurde anhand Infrarot (IR)-Mikrospektroskopie eine schlechtere Homogenität bei den EVA-Mischungen als bei dem chemisch synthetisierten Material gefunden. Das Verhalten des Speichermoduls in Abhängigkeit von der Temperatur der Materialmischungen war dem des chemisch synthetisierten Materials sehr ähnlich. Nur beim Verlustfaktor wurden Unterschiede ermittelt. Die durch den Zugversuch detektierten Kennwerte der Mischungen waren geringer als die des synthetischen Materials, lagen allerdings im durchschnittlichen Bereich der Kennwerte von anderen, auf EVA basierenden kommerziellen Produkten. Eine Substitution von kommerziellem EVA mit den getesteten Materialkombinationen erscheint in Hinblick auf die untersuchten Aspekte realisierbar.

Zusätzlich wurden 16 verschiedene Materialkombinationen auf ihre potentielle Eignung als einschichte Rückseitenfolie untersucht. Die auf Thermoplastischen Elastomeren (TPE), Ionomeren, EVA, Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA) und Polyethylen (PE) basierenden Formulierungen wurden spektroskopisch, thermomechanisch und mechanisch charakterisiert und anschließend miteinander verglichen. Neben dem Fokus auf die mechanischen Kennwerte, wurden auch wirtschaftliche Aspekte unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit betrachtet. Mittels IR-Mikrospektroskopie erstellte Korrelationsvergleiche wurden Informationen über die Homogenität der Kombinationen gewonnen. Die Ergebnisse standen im Einklang mit den Speichermodul-Temperatur-Kurven der Formulierungen. Alle Kombinationen, bei denen eine schlechtere Homogenität beobachtet wurde, wiesen insbesondere bei höheren Temperaturen einen erhöhten Abfall des Speichermoduls auf. Die Bruchspannungs- und Bruchdehnungswerte lagen im Bereich von kommerziell etablierten Produkten. Lediglich die E-Moduli der hergestellten Formulierungen waren niedriger. Die Formulierungen, die im Vergleich die besten Eigenschaften aufwiesen, wurden in einen grafischen Materialauswahlprozess integriert. Mit dessen Hilfe wurden drei Fallbeispiele einer Materialauswahl für Rückseitenfolien mit vorher definierten Anforderungsprofilen erläutert und durchgeführt.

Zusammenfassung (Englisch)

The following master thesis deals with manufacturing and characterizing of materials which are used for embedding films and backsheets of photovoltaics (PV)-modules. Concerning the embedding materials, a possible substitution of a commercially available, chemically synthesized Ethylene-vinyl acetate (EVA) with defined vinyl acetate (VA) content by a material blend which is made of several EVA with different VA content was investigated. With regard to the backsheet materials, the manufactured blends were tested for their potential use as single layer backsheets. Concerning the material blends made of EVA, the results of the Infrared (IR)-microspectroscopy showed worse homogeneity than for chemically synthesized material. For the dry blended combinations, the highest inhomogeneity was observed. The behavior of the storage modulus over the temperature of the combinations however was similar to the synthesized material behavior. Only for the loss factor, significant differences were found. The detected characteristic values of the tensile tests of the material combinations were lower than for the chemically synthesized material. Nevertheless, they were found to be in the range of the values of commercially established products which are based on EVA. Taking all the investigated aspects into consideration, a substitution of commercial EVA by the manufactured material combination seems feasible.

Additionally, 16 different polymer blends are examined for their potential use as single layer backsheets. They were based on thermoplastic elastomers (TPE), ionomers, EVA, polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA) and polyethylene (PE). The formulations were characterized via spectroscopic, thermomechanical and mechanical methods. In addition to the focus on mechanical values, economical aspects in consideration of the bending stiffness of the formulations were included as well. With IR microspectroscopy based correlation comparisons, information regarding the homogeneity of the combinations was obtained. The results were in line with the curves of the storage modulus over the temperature. The combinations which showed worse homogeneity also exhibited a higher decrease of the storage modulus at higher temperatures. The results of the tensile tests of the polymer blends were compared with characteristic values of commercially established backsheets. Regarding to stress at break and strain at break values, good accordance was found. Only the E-moduli of the manufactured combinations were lower. The polymer blends with the best material properties were integrated in a graphical material selection process which was created in the course of this thesis. Based on this process, the material selection of backsheets for different case studies with a defined profile of requirements was carried out.