Ein Solarpanel wird selten durch die Sonne, die es antreibt, zerstört. Häufiger beginnt der Fehler an den Kanten: der Rahmennaht, dem Anschlusskastendeckel, der Kabelverschraubung, dem Sensodergehäuse. Dies sind die Punkte, an denen zwei unterschiedliche Materialien aufeinandertreffen und an denen eine Klebe- und Versiegelungsmasse Aufgaben übernehmen muss, die das Glas, das Aluminium und die Polymer-Rückseite nicht alleine leisten können. Außenanlagen unterliegen Temperaturschwankungen von mehr als 60 Grad Celsius zwischen Tag und Nacht, absorbieren über ein Jahrzehnt oder länger direkte ultraviolette Strahlung und sind wiederholter Kondensation, windgetriebenem Regen und in vielen Regionen Salznebel oder industriellen Schadstoffen ausgesetzt.
Ein Allzweckklebstoff oder eine Fugenmasse in Bauqualität wurde nie für diese Kombination von gleichzeitig und kontinuierlich wirkenden Belastungen entwickelt. Aus diesem Grund hat sich die Solarindustrie auf eine engere Materialkategorie konzentriert, die grob zusammengefasst wird Silikonkleber and Polymerklebstoff-Dichtstoffsysteme , speziell für elektrische und strukturelle Verklebungen im Außenbereich entwickelt. In diesem Artikel wird untersucht, was diese speziell entwickelten Verbindungen von gewöhnlichen Dichtstoffen unterscheidet, wo sie innerhalb einer Plattenbaugruppe angewendet werden und wie Installateure und Hersteller sie aus technischen und nicht aus Marketinggründen bewerten können.
Die meisten allgemeinen Klebstoffe sind für die Verwendung in Innenräumen, gemäßigten Temperaturbereichen und kurzzeitiger Feuchtigkeitseinwirkung konzipiert. Wenn diese Produkte an elektrischen Außengeräten verwendet werden, treten innerhalb der ersten 18 bis 36 Betriebsmonate tendenziell drei Fehlermuster auf:
Da in einem Anschlusskasten die Bypass-Dioden sowie die positiven und negativen Ausgangsanschlüsse untergebracht sind, kann das Eindringen von Feuchtigkeit an dieser einzelnen Stelle eine ganze Reihe von Modulen und nicht nur ein Modul gefährden. Dies ist einer der Gründe, warum die Dichtmittelspezifikationen für diese Komponente tendenziell strenger sind als für fast alle anderen Teile der Baugruppe.
| Stressfaktor | Ungefähre Belichtung |
|---|---|
| Temperaturbereich | Minus 40 bis plus 90 Grad Celsius |
| UV-Belastung | Kontinuierliche Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren |
| Luftfeuchtigkeitswechsel | Tägliche Kondensation in den meisten Klimazonen |
| Mechanische Belastung | Windlast, Wärmeausdehnung, Handhabung |
Der branchenweit verwendete Begriff für diese Materialklasse lautet Photovoltaik-Kieselgel , eine bei Raumtemperatur oder Wärme aushärtende Silikonverbindung, die dazu dient, Komponenten innerhalb eines Solarmoduls oder seiner Gehäusehardware zu verbinden, abzudichten und elektrisch zu isolieren. Im Gegensatz zu einem allgemeinen Silikondichtmittel basiert es auf einer Reihe spezifischer Leistungsziele, die sich direkt auf die oben beschriebenen Fehlerarten beziehen.
Viele Formulierungen in dieser Kategorie werden als geliefert klares Silikon or klares Silikon Teils aus ästhetischen Gründen an sichtbaren Nähten und teils, weil eine klare Aushärtung eine visuelle Prüfung der Verbindungsintegrität ohne Demontage ermöglicht. Eine saubere, blasenfreie, gleichmäßig gefärbte Aushärtungslinie ist einer der einfachsten Indikatoren dafür, dass die Anwendung korrekt durchgeführt wurde und das Material nicht zu zersetzen begonnen hat.
Die Anschlussdose ist der elektrische Austrittspunkt eines Solarmoduls und gleichzeitig einer der mechanisch am stärksten gefährdeten. Typischerweise ist es mit einer Dichtmittelraupe um den Umfang herum mit der Rückseitenfolie verbunden, und sein Deckel ist entweder mit einer Dichtung, einer Kleberaupe oder beidem abgedichtet. Ein Produkt, das als vermarktet wird Anschlussdose für Solarpanel-Montage, Dose mit Silikondichtmittel wurde unter Berücksichtigung dieser speziellen Verbindung entwickelt und gleicht drei Anforderungen aus, die manchmal im Spannungsfeld zueinander stehen: starke Haftung am Material des Kastengehäuses, ein mit der Rückseitenfolie kompatibles Aushärtungsprofil ohne Delaminierung und langfristige Flexibilität, sodass wiederholte Temperaturwechsel keinen Leckpfad an der Naht öffnen.
| Standort | Hauptrisiko bei schlechter Abdichtung |
|---|---|
| Umfang zwischen Box und Rückseite | Wasser läuft unter der Box, Korrosion an den Lötstellen |
| Deckeldichtungslinie | Im Inneren des Gehäuses sammelt sich Kondenswasser |
| Kabeleinführungsverschraubung | Kapillares Eindringen von Feuchtigkeit entlang des Leiters |
| Hohlraum für den Diodenverguss | Lichtbogenbildung oder thermisches Durchgehen unter Last |
Felddaten aus Langzeitinstallationen zeigen durchweg, dass ein überproportionaler Anteil leistungsschwacher oder ausgefallener Strings eher auf Feuchtigkeit am Anschlusskasten als auf die Photovoltaikzellen selbst zurückzuführen ist. Dies macht die Wahl des Dichtmittels an dieser einzelnen Verbindung zu einer der Entscheidungen mit größerer Hebelwirkung im gesamten Montageprozess.
Über den Anschlusskasten hinaus umfasst eine moderne Solaranlage eine wachsende Zahl kleinerer Komponenten, die jeweils eine eigene Dichtungsstrategie benötigen: Rahmeneckverbindungen, Montagehalterungsschnittstellen, MC-Stecker, String-Füllstandssensoren und in einigen Designs integrierte Mikrowechselrichter oder Optimierer, die direkt auf dem Modul montiert sind. A Silikondichtmittel für Solarmodulkomponenten Die Anwendung unterscheidet sich typischerweise in der Raupengröße, der Aushärtungsgeschwindigkeit und manchmal auch in der Viskosität von der Versiegelung von Anschlussdosen, da diese Verbindungen oft kleiner und zahlreicher sind und bei der Herstellung mit höheren Liniengeschwindigkeiten aufgetragen werden.
Da diese Komponenten in großem Maßstab hergestellt und installiert werden, wägen die Hersteller neben der Langzeitleistung auch die Aushärtungsgeschwindigkeit und das Abgabeverhalten ab. Eine Verbindung, die zu langsam aushärtet, kann zu einem Engpass am Fließband führen. Eine Schicht, die sich zu schnell überzieht, kann zu Haftungsproblemen führen, wenn die beiden Oberflächen nicht innerhalb des Arbeitsfensters verbunden werden.
Nicht jedes Silikonprodukt, das als Dichtungsmittel für den Außenbereich verkauft wird, ist für Photovoltaikarbeiten geeignet. Die folgende Tabelle vergleicht allgemeine Kategorien, die häufig für die Montage und Wartung von Solaranlagen in Betracht gezogen werden, ohne Bezug auf eine bestimmte Marke oder einen bestimmten Hersteller.
| Kategorie Dichtmittel | UV-Beständigkeit | Elektrische Isolierung | Typischer Einsatz in der PV-Montage |
|---|---|---|---|
| Allgemeines Bausilikon | Mäßig | Nicht bewertet | Nicht empfohlen für Anschlusskästen oder Steckverbinder |
| Neutralhärtendes Silikon in PV-Qualität | Hoch | Ausgelegt für Niederspannungs-Gleichstromkreise | Anschlussdose, Rahmennähte, Steckergehäuse |
| Zweiteiliges Vergusssilikon | Hoch | Hoch, full encapsulation | Diodenhohlräume, Sensorkreise, Steckerverfüllung |
| Essigsäurehärtendes allgemeines Silikon | Mäßig to low | Nicht bewertet | Vermeiden Sie aufgrund korrosiver Aushärtungsnebenprodukte den Kontakt mit Metallen |
Der Unterschied zwischen Neutral- und Essigsäure-härtender Chemie ist an sich schon hervorzuheben. Essigsäurehärtende Silikone setzen beim Aushärten ein Nebenprodukt frei, das auf bestimmte Metalle leicht korrodierend wirken kann, was in der Nähe von Kupferanschlüssen, Lötstellen oder beschichteten Anschlüssen unerwünscht ist. Dies ist einer der klareren, nicht verhandelbaren Filter beim Screening von a Silikon für erneuerbare Energien Produkt zur Verwendung in der Nähe von spannungsführenden elektrischen Kontakten.
Selbst ein gut formuliertes Dichtmittel wird bei falscher Anwendung leistungsschwach sein. Die nachstehende Reihenfolge spiegelt die gängige Praxis an Modulmontagelinien und Installationsteams vor Ort wider, sowohl für a Kleber für Solar-Anschlussdosen und ein General Dichtmittel für PV-Module Anwendung.
Eine Robbe ist nur so stark wie ihr schwächster Zentimeter. Eine gleichmäßige Raupengeometrie und eine saubere Untergrundvorbereitung sind für die Langzeitleistung in der Regel wichtiger als der geringfügige Unterschied zwischen zwei ansonsten vergleichbaren Dichtstoffformulierungen.
Da die Diagnose eines Dichtungsfehlers vor Ort kostspielig und die Behebung bei einer installierten Anlage noch kostspieliger ist, konzentriert sich die Qualitätskontrolle dieser Materialien eher auf eine beschleunigte Alterung als auf nur kurzfristige Haftungsprüfungen.
Durch thermische Zyklen wird eine verklebte Probe wiederholt zwischen extremen Temperaturen bewegt, wodurch Ermüdungsrisse sichtbar werden, die unter normalen Außenbedingungen erst nach Jahren auftreten würden. Um zu prüfen, ob die Haftung unter anhaltendem Feuchtigkeitsdruck bestehen bleibt, wird eine feuchte Hitzeeinwirkung verwendet, die oft über viele hundert Stunden bei erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfolgt, statt einer kurzen Einwirkung. Die Prüfung der Spannungsfestigkeit bestätigt, dass das ausgehärtete Material auch nach der Alterung noch als elektrischer Isolator fungiert, was insbesondere für Dichtungsstoffe relevant ist, die in der Nähe von Diodenhohlräumen oder stromführenden Anschlüssen verwendet werden.
Für Installateure und Beschaffungsteams ohne Zugang zum hauseigenen Labor ist die Anforderung von Testberichten zu diesen Kategorien zusammen mit einem klaren Datenblatt, in dem Aushärtezeit, Arbeitszeit und Betriebstemperaturbereich aufgeführt sind, eine angemessene Mindestvoraussetzung, bevor ein Produkt für ein kommerzielles Projekt spezifiziert wird.
Die Kosten für Dichtmittel machen einen kleinen Bruchteil der gesamten Modul- oder Installationskosten aus, dennoch kann eine schlechte Wahl des Dichtmittels für einen unverhältnismäßig hohen Anteil an Garantieansprüchen und LKW-Überschlägen während der Lebensdauer eines Systems verantwortlich sein. Eine sinnvolle Möglichkeit, diesen Kompromiss zu formulieren, besteht darin, die zusätzlichen Materialkosten eines ordnungsgemäß bewerteten Dichtmittels mit den Arbeits- und Ausfallkosten einer einzelnen Reparatur vor Ort zu vergleichen.
| Kostenfaktor | Unterdimensioniertes oder falsches Dichtmittel | Richtig spezifiziertes Dichtmittel |
|---|---|---|
| Materialkosten pro Modul | Niedriger | Etwas höher |
| Feldausfallrate | Hocher, especially after year 2 to 3 | Niedriger, aligned with module warranty period |
| Reparaturarbeiten | Erheblich, erfordert häufig Zugriff auf die Website | Minimal überbewertete Lebensdauer |
| Garantiegefährdung | Hocher | Niedriger |
Angesichts der Tatsache, dass sich die meisten Modulgarantien mittlerweile auf 25 Jahre oder länger erstrecken, kann davon ausgegangen werden, dass das Dichtmittel über einen vergleichbaren Wartungszeitraum hinweg funktionsfähig bleibt, auch wenn es nie so oft überprüft wird wie die elektrischen Komponenten, die es schützt.
Ein allgemeines Silikondichtmittel ist für den breiten Bau- oder Haushaltsgebrauch konzipiert, während ein Produkt in Photovoltaikqualität auf die spezifische Kombination aus längerer UV-Einwirkung, starken Temperaturschwankungen und der Nähe zu stromführenden Stromkreisen in einem Solarmodul ausgelegt ist.
In vielen Fällen kann in beiden Bereichen ein neutral aushärtendes PV-Silikon verwendet werden. Für die Abdichtung von Anschlusskästen in der Nähe von stromführenden Anschlüssen ist jedoch in der Regel ein Produkt mit bestätigten elektrischen Isolationswerten erforderlich, während bei der Rahmenabdichtung mehr Wert auf Haftung und Wetterbeständigkeit gelegt wird.
Essigsäurehärtende Silikone setzen beim Aushärten ein Nebenprodukt frei, das auf bestimmte Metalle leicht korrosiv wirken kann. Daher werden neutralhärtende Formulierungen im Allgemeinen in der Nähe von Kupferanschlüssen, Lötstellen oder beschichteten Anschlüssen bevorzugt.
Von einem korrekt spezifizierten und aufgetragenen Dichtmittel wird im Allgemeinen erwartet, dass es für eine Lebensdauer funktionsfähig bleibt, die mit der Garantiezeit des Moduls vergleichbar ist, oft 25 Jahre oder mehr, vorausgesetzt, dass die Oberfläche korrekt vorbereitet und aufgetragen wird.
Die meisten Fehler sind eher auf Anwendungsfehler als auf das Material selbst zurückzuführen, darunter unzureichende Oberflächenreinigung, unregelmäßiger Raupenauftrag oder die Montage von Teilen, nachdem das Dichtmittel bereits begonnen hat, sich zu verhäuten.
Klares Silikon wird häufig verwendet, da es eine visuelle Inspektion der Klebelinie ohne Demontage ermöglicht. Die Entscheidung sollte jedoch in erster Linie auf Daten zur Haftung, UV-Beständigkeit und elektrischen Isolierung und nicht nur auf dem Aussehen basieren.
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