Un grupo de investigadores dirigido por el Polymer Competence Center Leoben de Austria ha investigado la propensión al agrietamiento de las láminas posteriores coextruidas basadas en tres capas de polipropileno (PP) en un esfuerzo por evaluar su reintroducción en la industria de fabricación de módulos solares.
“Durante varios años, hemos estado probando láminas posteriores coextruidas basadas en polipropileno con respecto a sus propiedades, rendimiento y fiabilidad”, dijo el autor principal de la investigación, Gernot Oreski, a pv magazine. “El mayor riesgo de estos nuevos tipos de láminas traseras es la aparición de grietas después de algunos años de funcionamiento sobre el terreno”.
En el artículo “Investigation of the crack propensity of co-extruded polypropylene backsheet films for photovoltaic modules” (Investigación de la propensión a la fisuración de láminas de polipropileno coextruido para módulos fotovoltaicos), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells, los científicos recuerdan que estas láminas traseras ya se han utilizado en la industria dando lugar al llamado “desastre de las láminas traseras de poliamida”, que según ellos hace referencia a varias instalaciones defectuosas desarrolladas entre 2009 y 2015 en varios países con esta tecnología.
“En mi opinión, fue una idea realmente innovadora utilizar láminas posteriores coextruidas, en las que cada capa tiene diferentes requisitos y, por tanto, diferentes rellenos y aditivos”, afirma Oreski. “Sin embargo, la selección de materiales y, sobre todo, la cualificación de los mismos no se hizo a fondo. Los protocolos de ensayo que se utilizaban entonces se centraban en la exposición a tensiones puntuales, por lo que no se descubría el problemático comportamiento a largo plazo de la poliamida, y por eso las láminas traseras se agrietaban al cabo de unos años.”
“Mientras tanto, se han desarrollado nuevos protocolos de ensayo específicamente para provocar dichos fallos de las láminas posteriores, y el ensayo de cupón de protuberancia de soldadura es uno de ellos”, continuó. “Lamentablemente, esto ha provocado que la industria fotovoltaica se muestre reacia no sólo a utilizar poliamidas, lo cual es comprensible, sino también a utilizar láminas posteriores coextruidas en general”.
Los académicos explicaron en el estudio que las láminas posteriores de PP coextruido tienen menor rigidez y mayor flexibilidad que las laminadas. Además, observaron que las láminas posteriores de PP presentan índices de transmisión de vapor de agua bajos, comparables a los de sus homólogas de PET, pero tienen altos índices de permeabilidad al oxígeno y al ácido acético.
Con un encapsulante estándar, los científicos fabricaron muestras de ensayo, a las que llamaron cupones de soldadura, y las sometieron a pruebas de envejecimiento acelerado junto con láminas dorsales laminadas de referencia.
Probaron cinco muestras diferentes: una lámina posterior coextruída a base de PP; una lámina posterior coextruída a base de poliamida (PA); una lámina posterior laminada a base de polietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET) y difluoruro de polivinilideno (PVDF); una lámina posterior laminada a base de fluoruro de polivinilo (PVF) y PET; y una lámina posterior laminada a base de revestimiento fluorado (fc), PET y PVDF.
A continuación, el grupo austriaco expuso las muestras, una vez laminadas, a 5 ciclos consistentes en 500 horas de xenón y 100 ciclos térmicos, con temperaturas comprendidas entre -40 ºC y 85 ºC. “Dos muestras de cada combinación de materiales se sometieron a los ensayos de envejecimiento acelerado: Para una muestra se irradió directamente la lámina posterior, para la segunda muestra se irradió el cristal frontal”, explicó.
Las pruebas demostraron que sólo el segundo y el tercer tipo de lámina posterior presentaban grietas graves. Los otros tres tipos, por el contrario, no mostraron grietas ni fragilización de la capa exterior.
“Los resultados de este estudio confirman los resultados publicados anteriormente sobre la estabilidad a largo plazo de las láminas dorsales coextruidas basadas en PP, lo que indica una excelente estabilidad frente a la temperatura, la humedad y los rayos UV”, dijo el grupo refiriéndose al notable grupo del primer tipo de lámina dorsal. “En general, las láminas posteriores coextruidas de PP muestran un gran potencial para ser un sustituto válido de las láminas posteriores estándar basadas en PET en los módulos fotovoltaicos”.
En el equipo de investigación también participan científicos del Instituto Austriaco de Investigación en Química y Tecnología, Silicon Austria Labs, Kioto Solar y Borealis Polyolefine GmbH.
“La coextrusión permite adaptar la lámina posterior exactamente a los requisitos necesarios para condiciones específicas, ya que el proceso en sí es mucho más flexible que el proceso de laminación”, dijo Oreski, refiriéndose a las posibilidades reales de que las láminas posteriores coextruidas vuelvan a entrar en la industria fotovoltaica mediante la adopción del material PP.
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