Thermo-mechanisch geïnduceerde defecten in fotovoltaïsche modules: simulatie en experimentele validatie. (R-11909)

Het belang van betrouwbaarheid en duurzaamheid voor de verlaging van de gestandaardiseerde kosten van elektriciteit (LCOE) van fotovoltaïsche (PV) modules vormt de aanleiding voor deze dissertatie. Om een beter inzicht te krijgen in enkele van de faalmechanismen die kunnen worden waargenomen in momenteel gebruikte PV-modules, zullen verschillende aspecten worden onderzocht. Deze faalmechanismen omvatten verschillende delen van de gehele PV-module stack, zoals delaminatie van inkapselingen of falen van elektrische interconnectieverbindingen, die te wijten kunnen zijn aan opgewekte spanningen tijdens thermische cycli. Deze spanningen ontstaan door verschillen in de thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE), aangezien het laminaat uit verschillende materialen is samengesteld. Dit doet zich voor tijdens de gehele levensduur van de PV-module of zelfs daarvoor, tijdens de productie in de vorm van procesgeïnduceerde spanningen. Niet alleen de invloed van het gebruik van verschillende materialen als inkapseling of het variëren van de dikte ervan kan worden bestudeerd, maar ook hoe verschillende verbindingstechnologieën (d.w.z. standaard busbar, SmartWire, Multi Bus Bar) of celtypes (monofaciaal of bifaciaal) beter presteren onder bepaalde randvoorwaarden. Deze randvoorwaarden omvatten het rekening houden met de verschillende soorten belasting die in elk deel van de levenscyclus van de PV-module moeten worden weerstaan, hoe de materialen zich aanvankelijk en na veroudering gedragen, alsmede de klimaatomstandigheden waaraan de PV-modules worden blootgesteld, afhankelijk van de locatie van het zonnepaneel. Deze falingsmechanismen zullen worden geëvalueerd aan de hand van thermo-mechanische simulaties, uitgevoerd met behulp van de eindige elementen methode, en aan de hand van experimentele proeven met het oog op de validatie van de verkregen resultaten.

Trefwoorden:eindige elementen modellering, faalmechanismen, PV modules, thermo-mechanische simulatie

Disciplines:Elektronisch circuit- en systeembetrouwbaarheid, Fotodetectoren, optische sensoren en zonnecellen, Computer aided engineering, simulatie en design