Люди думают о коррозии в первую очередь как о ржавчине на автомобилях или окислении, которое чернит серебро, но забывают, что она наносит вред электронному оборудованию и коннекторам, используемым для подключения солнечных батарей, снижая при этом количество произведенной электроэнергии.
«Её появление сложно предсказать, а еще более сложной задачей является разработка способов предотвращения ее появления, что в значительной степени зависит от используемых материалов и условий окружающей среды,» — говорит Эрик Шиндельхольц, исследователь надежности материалов из Сандийских Национальных Лабораторий, который изучает коррозию и ее влияние на производительность солнечных электростанций.
С целью поставить коррозию под контроль и использовать результаты исследования для помощи промышленности в разработке более прочных солнечных батарей с высокой надежностью организовано сотрудничество исследователей из разных подразделений Сандийских Национальных Лабораторий. К примеру, работа Ольги Лавровой из отдела интеграции фотоэлектрических и распределенных систем впервые продемонстрировала связь между коррозией и риском дугового замыкания в электрических соединениях солнечных электростанций. Исследование Эрика Спёрке из отдела электронных, оптических и наноматериалов Сандийских Лабораторий сосредоточено на разработке новых нанокомпозитных пленок, которые могли бы значительно повысить надежность систем.
«Одна из наших главных целей состоит в том, чтобы предсказать, насколько быстро будет происходить коррозия, и какой ущерб она нанесет с учетом окружающих условий и комплектующих материалов,» — сказал Шиндельхольц. «А это, в свою очередь, даст нам информацию для правильного выбора материалов или разработки новых материалов, устойчивых к коррозии в конкретной окружающей среде. Это также позволяет нам оценить состояние и операционный риск солнечных электростанций, поскольку они стареют. Это особенно важно для солнечных электростанций, которые подвержены коррозии, но, которые, как ожидается, будут работать еще в течение многих десятилетий».
Коррозия — это не маленькая проблема. По оценкам исследования, проведенного Национальной ассоциацией инженеров по коррозии при поддержке Федеральной дорожной администрации, коррозия металлов в различных отраслях промышленности, инфраструктуре и производстве обходится в $276 млрд в год.
В рамках одного из проектов в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом электроэнергии исследуются солнечные батареи от разных производителей, чтобы дать им информацию о том, какой степени деградации они могут ожидать через 30 лет, и тем самым помочь определить пути для ее замедления. Для исследования медленно развивающихся процессов, в том числе и коррозии, в Сандийских Лабораториях применяются принципы ускоренного старения.
«Вместо того, чтобы ждать пока пройдут 30 лет работы солнечных батарей под солнцем, мы заносим их в помещение, где подвергаем воздействию света в более высокой концентрации или помещаем в тепловые камеры для имитации, эквивалентной годам температурных циклов,» — говорит Лаврова. Эксперименты по ускорению срока службы в течение шести месяцев показывают то, что может произойти за десятилетия.
В рамках другого проекта, осуществляемого совместно с Западным резервным университетом Кейза, коррозия и другие виды деградации изучаются с точки зрения судебно-медицинской экспертизы, то есть с взглядом назад, чтобы увидеть то, что уже произошло. Команда Лавровой осуществляет обширный анализ данных для изучения информации от существующих солнечных электростанций по всему миру. «Деградация в год составляет 1% или же 2%? Может быть, мы увидим, что для некоторых она составляет 1,5%, а для других и все 10%. Был ли это изначально плохой продукт, или он был установлен в Коста-Рике, где влажность составляет 80% каждый день?» — говорит она.
В Сандийских Лабораториях также изучают механизмы, лежащие в основе коррозии. «Это большая задача», — говорит Шиндельхольц. «При атмосферной коррозии мы изучаем химический состав атмосферы, частицы, которые отлагаются на поверхности, относительную влажность, температуру и так далее. Мы должны понять взаимосвязь этих факторов и их взаимодействие с металлической поверхностью.»
Источник: https://phys.org/news/2017-02-corrosion-solar-panels.html