ソーラーパネルは、電力を供給する太陽光によって破壊されることはほとんどありません。多くの場合、故障はフレームの継ぎ目、ジャンクション ボックスの蓋、ケーブル グランド、センサー ハウジングなどのエッジから始まります。これらは、2 つの異なる素材が接触する点であり、ガラス、アルミニウム、ポリマー バックシートだけでは果たせない仕事を接着およびシーリング化合物が行うことが求められる場所です。屋外設置物は、昼夜の間で摂氏 60 度を超える温度変動を繰り返し、10 年以上にわたって直接紫外線を吸収し、繰り返しの結露、風による雨、そして多くの地域では塩水噴霧や産業汚染物質に耐えます。
汎用接着剤や建設グレードのコーキングは、同時にかつ継続的に作用するこのような応力の組み合わせを考慮して設計されていません。これが、太陽光発電産業が、より狭いカテゴリーの材料、つまり以下に大まかに分類される材料に集中している理由です。 シリコーン接着剤 そして ポリマー接着剤シーラントシステム 、屋外の電気的および構造的接合のために特別に配合されています。この記事では、これらの専用コンパウンドと通常のシーラントの違い、パネルアセンブリ内のどこに適用されるか、設置業者やメーカーがマーケティングの観点からではなく技術的な観点からコンパウンドをどのように評価できるのかについて考察します。
一般的な接着剤のほとんどは、屋内での使用、中程度の温度範囲、および湿気への短期間の暴露を考慮して配合されています。これらの製品を屋外の電気機器で使用すると、使用後 18 ～ 36 か月以内に次の 3 つの故障パターンが発生する傾向があります。
ジャンクション ボックスにはバイパス ダイオードと正負の出力端子が収容されているため、この 1 点からの湿気の侵入により、1 つのモジュールだけでなく一連のパネル全体が損傷する可能性があります。これが、このコンポーネントのシーラント仕様がアセンブリの他のほとんどの部分よりも厳格になる傾向がある理由の 1 つです。
| ストレス要因 | おおよその露出 |
|---|---|
| 温度範囲 | マイナス40℃～プラス90℃ |
| 紫外線への曝露 | 継続的な20～30年の設計寿命 |
| 湿度サイクル | ほとんどの気候で毎日結露が発生します |
| 機械的応力 | 風荷重、熱膨張、取り扱い |
このクラスの材料に対して業界全体で使用される用語は、 光起電性シリカゲル 太陽電池モジュールまたはその筐体ハードウェア内のコンポーネントを接着、シール、および電気絶縁するように設計された室温または熱硬化性のシリコーン化合物。一般的なシリコンコーキングとは異なり、上記の故障モードに直接対応する特定の一連の性能目標を中心に配合されています。
このカテゴリーの多くの配合物は次のように供給されます。 透明なシリコン または クリアシリコン これは、一部には目に見える継ぎ目の美観上の理由、また一部には透明な硬化によって分解せずに接着の完全性を目視検査できるためです。きれいで気泡がなく、均一な色の硬化ラインは、塗布が正しく行われ、材料が劣化し始めていないことを示す最も簡単な現場指標の 1 つです。
ジャンクションボックスは太陽電池モジュールの電気の出口であり、機械的に最も脆弱なものの 1 つでもあります。通常、その周囲にシーラントのビーズを使用してバックシートに接着され、その蓋はガスケット、接着ビーズ、またはその両方でシールされます。として販売されている製品 ソーラーパネルアセンブリジャンクションボックス缶シリコンシーラント は、この特定の接合部を念頭に置いて配合されており、場合によっては相互に緊張関係にある 3 つの要件のバランスをとります。それは、ボックスのハウジング材料への強力な接着、層間剥離を引き起こすことなくバックシートと適合する硬化プロファイル、および繰り返しの熱サイクルによって継ぎ目で漏れ経路が開かないようにするための長期的な柔軟性です。
| 場所 | 密閉が不十分な場合の主なリスク |
|---|---|
| ボックスからバックシートまでの周囲 | ボックス下の水の追跡、はんだ接合部の腐食 |
| 蓋ガスケットライン | 筐体内に結露が溜まる |
| ケーブルエントリーグランド | 導体に沿った毛細管の湿気の侵入 |
| ダイオードポッティングキャビティ | 負荷時のアーク放電または熱暴走 |
長期間稼動している設備全体で収集された現場データは、パフォーマンス低下または故障したストリングの不均衡な割合が、太陽電池自体ではなく接続箱の湿気に原因があることを一貫して示しています。このため、この 1 つの接合部におけるシーラントの選択は、組み立てプロセス全体において重要な決定事項の 1 つとなります。
ジャンクションボックスを超えて、現代の太陽光発電設備には、それぞれ独自のシーリング戦略を必要とする多数の小型コンポーネントが含まれています。これには、フレームコーナージョイント、取り付けブラケットインターフェイス、MC スタイルコネクタ、ストリングレベルセンサー、および一部の設計では、モジュールに直接取り付けられた統合型マイクロインバーターまたはオプティマイザーが含まれます。あ ソーラーパネルコンポーネント用シリコーンシーラント これらの接合は多くの場合、より小さく、より多く、製造中により高いライン速度で適用されるため、この用途は通常、ビードのサイズ、硬化速度、場合によっては粘度の点で接続ボックスのシールとは異なります。
これらのコンポーネントは大規模に製造および設置されるため、メーカーは長期的なパフォーマンスとともに硬化速度と塗布動作も考慮します。硬化が遅すぎるコンパウンドは組立ラインのボトルネックになる可能性があります。 2 つの表面が作業ウィンドウ内で接合されていない場合、あまりにも早く皮を剥くと接着の問題が発生する可能性があります。
屋外用シーラントとして販売されているすべてのシリコーン製品が太陽光発電工事に適しているわけではありません。以下の表は、特定のブランドやメーカーを参照せずに、太陽光発電の組み立てとメンテナンスでよく考慮される広範なカテゴリを比較しています。
| シーラントのカテゴリー | 耐紫外線性 | 電気絶縁 | PV アセンブリでの一般的な使用法 |
|---|---|---|---|
| 一般建築用シリコーン | 中等度 | 評価されていません | 接続箱またはコネクタには推奨されません |
| 中性硬化PVグレードシリコーン | 高 | 低電圧 DC 回路向けに定格 | ジャンクションボックス、フレーム継ぎ目、コネクタハウジング |
| 2液型ポッティングシリコン | 高 | 高, full encapsulation | ダイオードキャビティ、センサー回路、コネクタバックフィル |
| 酢酸硬化型一般シリコーン | 中等度 to low | 評価されていません | 腐食性の硬化副生成物が発生するため、金属接触部の近くを避けてください。 |
中性硬化と酢酸硬化の化学反応の違いは、それ自体で強調する価値があります。酢酸硬化シリコーンは、硬化中に特定の金属に対して軽度の腐食性を示す副生成物を放出します。これは、銅端子、はんだ接合部、またはメッキされたコネクタの近くでは望ましくないものです。これは、スクリーニングの際に、より明確で交渉の余地のないフィルターの 1 つです。 再生可能エネルギーシリコーン 通電中の電気接点の近くで使用するための製品です。
適切に配合されたシーラントであっても、正しく適用されなかった場合は、性能が低下します。以下の順序は、モジュール組立ラインと現場設置作業員の両方にわたる一般的な慣行を反映しています。 太陽光接続箱の接着剤 そして a general 太陽電池モジュール用シール剤 アプリケーション。
シールの強度は最も弱いインチと同じです。通常、長期的な性能にとっては、同等の 2 つのシーラント配合間のわずかな違いよりも、均一なビード形状ときれいな基板の準備の方が重要です。
現場でのシール不良は診断に費用がかかり、設置されたアレイの修復にはさらに費用がかかるため、これらの材料の品質管理は、短期間の接着チェックのみに頼るのではなく、加速劣化に重点を置く傾向があります。
熱サイクルにより、接着サンプルを極端な温度間で繰り返し移動させ、通常の屋外条件下では現れるまでに何年もかかる疲労亀裂を明らかにします。湿熱への曝露は、短時間の曝露ではなく、持続的な湿分圧力下で接着力が維持されるかどうかを確認するために、高温および高湿度で何百時間も実行されることがよくあります。絶縁耐力試験では、硬化した材料が経年劣化後も電気絶縁体として機能することが確認されており、これはダイオードのキャビティまたは通電中の端子の近くで使用されるシーラントに特に関係します。
社内のラボにアクセスできない設置業者や調達チームにとって、硬化時間、作業時間、使用温度範囲をリストした明確なデータシートとともに、これらのカテゴリをカバーするテストレポートを要求することは、商業規模のプロジェクト用の製品を指定する前の妥当な最低基準となります。
シーラントのコストは、モジュールまたは設置コストの合計のほんの一部にすぎませんが、シーラントの選択が不適切であると、システムの耐用年数全体にわたって保証請求やトラックロールの不均衡な割合が発生する可能性があります。このトレードオフを組み立てる有効な方法は、適切に評価されたシーラントの増分材料コストと、1 回の現場修理の人件費およびダウンタイムのコストを比較することです。
| コスト要因 | 小さすぎるシーラントまたは間違ったシーラント | 適切に指定されたシーラント |
|---|---|---|
| モジュールあたりの材料費 | 下位 | わずかに高い |
| フィールド故障率 | 高er, especially after year 2 to 3 | 下位, aligned with module warranty period |
| 修理工賃 | 重要、多くの場合サイトへのアクセスが必要 | 最小限の定格超過耐用年数 |
| 保証エクスポージャ | 高er | 下位 |
現在、ほとんどのモジュールの保証が 25 年以上に延長されていることを考慮すると、シーラントは、保護する電気コンポーネントほど頻繁には検査されないとしても、同等のサービス期間中は機能し続けることが合理的に期待されるはずです。
一般的なシリコーンシーラントは広範な建築用または家庭用に配合されていますが、太陽光発電グレードの製品は、長時間の紫外線暴露、広い温度変動、ソーラーモジュールに見られる通電中の電気回路への近接性の特定の組み合わせを中心に設計されています。
多くの場合、中性硬化 PV グレードのシリコーンを両方の領域に使用できますが、通電端子付近のジャンクション ボックスのシールには通常、電気絶縁定格が確認された製品が必要ですが、フレーム シールでは接着性と耐候性がより重視されます。
酢酸硬化シリコーンは、硬化中に特定の金属に対して軽度の腐食性を示す副生成物を放出するため、銅端子、はんだ接合部、またはメッキコネクタの近くでは一般に中性硬化配合が好まれます。
正しく指定され適用されたシーラントは、表面が正しく準備され適用されていると仮定すると、モジュールの保証期間に匹敵する耐用年数 (多くの場合 25 年以上) にわたって機能し続けることが一般に期待されます。
ほとんどの失敗は、材料そのものではなく、不適切な表面洗浄、不連続なビード塗布、シーラントの塗布が始まった後の部品の組み立てなど、塗布ミスに遡ります。
分解せずに接着ラインを目視検査できるため、透明シリコンが一般的に使用されますが、外観だけではなく、主に接着力、耐紫外線性、電気絶縁性のデータに基づいて決定する必要があります。
