Корозія на сонячних батареях? Чи може вона там з’явитися

Корозія на сонячних батареях? Чи може вона там з’явитися

Конструктивні та фізико-технічні особливості сучасних геліопанелей забезпечують їх безперебійну роботу протягом 25 більше і років. Але сонячна станція являє собою складну систему, що включає, крім запаяних в скло напівпровідникових осередків, безліч інших елементів. Більшість з них містить метали, внаслідок чого, з часом, будь якій СЕС загрожує корозія на сонячних батареях. Багато обивателів дотримуються думки, згідно з якою корозійні процеси властиві тільки чорним, а не кольорових металам. Така точка зору є хибною, оскільки природа структурних руйнувань матеріалу при наявності в схемі струмопровідних доріжок – електрохімічна, а не киснево-окислювальна.

Гальванічна корозія: причини виникнення

Основний елемент сонячної станції – фотоелектричні панелі – не можна встановити всередині приміщення. Це означає, що як батареї, так і кріплення будуть піддаватися постійному впливу дощів, снігу, туману і інших природних явищ з присутністю великої кількості вологи.

Через наявність у схемі струмопровідних доріжок, вода перетвориться в електроліт, а різні метали – в катод / анодні пари, утворюючи класичний гальванічний елемент. Метали, окислювально-відновний потенціал яких нижче, почнуть руйнуватися, що призведе до поширення гальванічної корозії на сонячних батареях.

У системах перетворення сонячної енергії в електричну, по мірі зростання електрохімічної стійкості, застосовуються такі метали:

  • алюміній;
  • хром;
  • цинк;
  • сталь;
  • мідь.

Це означає, що за відсутності надійної ізоляції струмопровідних мідних доріжок від сталевих опор перші приведуть до корозії друге. Та ж ситуація виникне в гальванічної парі опори з нержавіючої сталі – рамки з алюмінію, але швидкого руйнування піддасться вже алюміній. Ще більш погіршать ситуацію наявність на панелях бруду або присутність у волозі великої кількості солей або кислот.

Як правильно боротися з корозією на сонячних батареях?

З метою недопущення подібних ситуацій необхідно дотримуватися таких правил:

  1. Скрізь, де це можливо, мінімізувати використання матеріалів з великою різницею електрохімічних потенціалів. В ідеалі – застосовувати тільки один метал на всіх ділянках схеми, не допускаючи утворення гальванічної пари.
  2. Там, де це неможливо – наприклад, на зварних швах – підбирати пару металевих елементів, розташованих максимально близько за гальванічною шкалою. З тієї ж причини не застосовувати їх нарізні сполучення і прагнути зменшити площу безпосереднього контакту.
  3. У місцях, де дозволяє конструкція, застосовувати ізолюючі прокладки.
  4. Щоб уникнути контакту з вологою використовувати захисне забарвлення металевих поверхонь. Як варіант – застосовувати хромовану та оцинковану сталь і /або анодований алюміній, з плином часу оновлюючи захисне покриття.

Рекомендації по вибору захисного покриття

Фарбування – найбільш простий, дешевий і ефективний спосіб захисту від корозії деяких елементів сонячних батарей. За умови періодичного поновлення цілісністю шару, термін служби металоконструкцій набагато перевищить час життя самих панелей. Застосовується для всіх видів металів.

Анодне оксидування. Антикорозійне покриття даного типу переважно використовується для найбільш «слабкого» електрохімічного елемента – алюмінію, що у всіх гальванічних парах грає роль анода. Оксидний поверхневий шар бере цю роль на себе і надійно захищає метал від корозійного руйнування.

Цинкування. Ідеальне рішення для всіх типів сталей, що стоять в окислювально-відновному ряду далі цинку. При взаємодії з вологою в навколишньому середовищі руйнуванню піддається тільки поверхневий захисний шар, який при необхідності легко оновити методом холодного цинкування.

При виборі будь-якого з трьох рішень важливу роль відіграє товщина захисного покриття, що попереджує процеси виникнення корозії на сонячних батареях. Для цинкування мінімально допустимою величиною вважають шар в 0,75 мм, в особливо агресивному середовищі – регіонах з підвищеною вологістю і/або надлишком солей, кислот, лугів і оксидів сірки в атмосфері – 1 мм. При фарбуванні цей показник слід збільшити вдвічі.

Важливо! Фахівці рекомендують ретельно оглянути всі змонтовані металоконструкції по завершенні етапу установки СЕС. При перевезенні і монтажі відколи й подряпини на оцинкованій сталі або анодованому алюмінії з’являються дуже часто, і в місцях пошкоджень покриття вимагає обов’язкового відновлення.

Правильний підбір контактної площі

Критично важливу роль у виникненні та швидкості поширення корозії на сонячних батареях грають відносні площі контактуючих металів – катода та анода.

  1. Велика площа анода (приклад – сталевий болт в алюмінієвій рамі). При утворенні гальванічної пари в присутності вологи алюміній кородує незначно.
  2. Велика площа катода (приклад – кріплення з оцинкованої сталі в мідних аркушах). Не зважаючи на присутність оцинковки, домінування обсягу міді викличе таку швидкість витікання електронів з кріплення, що термін його служби буде вимірюватися ліченими місяцями.

Цікавий факт. Широко відома історія з британським вантажним кораблем, що перевозив в XIX столітті великий вантаж алюмінію з Південної Америки до Європи. Неізольовані шматки алюмінію лежали у вологому трюмі, утворивши гальванічну пару зі сталевою обшивкою судна. Корпус з міцної сталі прийшов в повну непридатність через три тижні, і судно затонуло, не дочекавшись допомоги.

Неметалева ізоляція проти корозії на сонячних батареях

Найбільш надійним і популярним способом боротьби з корозією є використання в кріпильних конструкціях оцинкованих болтів і гвинтів з шайбами-прокладками з гуми. Це дозволяє не тільки уникнути руйнування в місцях контакту, але і гарантує надійну гідроізоляцію.

Попри це, у фахівців з монтажу СЕС існує суворе правило – ніколи не використовувати для кріплення елементи з металів, які виступають в ролі анода стосовно несучої конструкції.

Альтернативні методи боротьби з корозією

Найслабшою ланкою в будь-яких гальванічних парах завжди є алюміній. Але цей метал легкий, міцний і дешевий – і саме з нього донині виготовляється абсолютна більшість рамок для кремнієвих модулів. Однак позбутися від корозії безпосередньо на сонячних батареях можна іншим шляхом – створюючи безрамні конструкції. Саме такі панелі випускає світовий лідер у виробництві тонкоплівкових батарей на базі телуриду кадмію, компанія First Solar (USA).

Крім того, деякі особливості поглинання цим рідкоземельним елементом сонячного випромінювання підвищує ефективність батарей, в порівнянні з кремнієвими аналогами по потужності, на 20%. В Україні офіційним дилером даної продукції виступає Green Tech Trade.
Ознайомитися з асортиментом і розрахувати витрати на СЕС будь-якої потужності можна на офіційному сайті компанії.