太陽能板短命元兇，科學家發現「酸」會加速背板衰退
2020-03-12作者 Daisy Chuang | 發布日期 2020 年 03 月 11 日
太陽能板並非恆久遠，其壽命約 25 年，而紫外線、風吹雨打、砂石也會影響太陽能板的發電表現，而最近美國科學家發現，「酸」也會降低模組的壽命。
只要太陽能板一開始運作，壽命時鐘就會開始倒數計時，首先太陽能板會先遇到初始光衰（LID）現象，安裝幾小時後，轉換效率大多會下降 2% 左右，這是因為太陽能電池大多是由 P 型摻硼矽晶體製造，當太陽能照射到電池，其中的硼會跟氧原子結合成載子再結合中心，為硼−氧對（Boron-oxygen Pair）產生的缺陷，這會減少太陽能電池電荷載子壽命，進而影響電池轉換效率。
以單片模組來看可能沒什麼，但是隨著太陽能裝置量增加，損失的發電量就會積少成多，最終變成難以忽略的重大損失，若要解決問題，要從改變矽晶品質、更換摻雜劑或是先在受控環境進行光照衰減。
而最近科學家還發現，除了初始光衰外，太陽能板壽命比預期的還要短幾十年，那些負責保護太陽能板的「塑膠背板」其實不如我們想像的牢靠，雖然說東西都有其壽命，但有些背板出現裂痕、破裂的速度實在太快了。
其中太陽能背板得具備保護電池的功用，最常見的背板則是聚醯胺（polyamide，PA；醯音同溪），它得具備耐紫外線、高溫高濕衝擊、濕冷凍、抗張強度，阻絕水氣並抵禦撞擊，若有裂紋，水氣與氧氣會漸漸滲入，最後可能會有漏電的危險。
美國國家標準暨技術研究院（NIST）材料工程師 Xiaohong Gu 表示，團隊發現在 2010 年到 2012 年間，儘管有些背板已經符合標準，但還是在短短 4 年內出現嚴重裂紋。
該團隊為了解決這惱人的問題，收集來自美國、中國、泰國與義大利等地的太陽能背板，而這些背板都在 3 到 6 年間出現裂痕，而經過一系列化學與機械測試後，還發現越硬的地方越容易裂開，最容易碎裂的地方反而在背板內側。
對此，團隊推測，可能是封裝材料中的聚合物 EVA 出了問題，EVA 其中的乙酸（acetic acid，也就是醋酸）是主嫌，封裝材料在太陽的曝曬下，會開始降解並產生破壞性的化學物質，進而影響底下的背板，加快背板衰退速度。
為揪出犯人，科學家把幾根條狀的聚醯胺泡在醋酸 5 個月，然後再跟泡在一般水的對照組比較，最後他們發現顯微鏡下，比起沒有泡水、泡在水中的聚醯胺，泡在乙酸的塑膠出現了許多條裂縫；進一步分析溶液中的聚酰胺降解產物，也是乙酸溶液的濃度較高，顯然酸會加速聚酰胺的衰退速度。
該團隊認為，這項研究或許可有助於推出全新的耐用性測試項目，這樣一來背板的耐用性檢測能更加全面，同時也有助於廠商推出壽命更長的太陽能板。目前研究已發表在《Photovoltaics: Research and Applications》。
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