Коррозия на солнечных батареях? Может ли она там появиться?

Коррозия на солнечных батареях картинка
Коррозия на солнечных батареях? Может ли она там появиться?

Конструктивные и физико-технические особенности современных гелиопанелей обеспечивают их бесперебойную работу на протяжении 25 лет и более. Но солнечная станция представляет собой сложную систему, включающую, помимо запаянных в стекло полупроводниковых ячеек, множество других элементов. Большинство из них содержит металлы, вследствие чего, с течением времени, любой СЭС угрожает коррозия на солнечных батареях. Многие обыватели придерживаются мнения, согласно которому коррозионные процессы свойственны только черным, а не цветным металлам. Такая точка зрения ошибочна, поскольку природа структурных разрушений материала при наличии в схеме токопроводящих дорожек – электрохимическая, а не кислородно-окислительная.

Гальваническая коррозия: причины возникновения

Основной элемент солнечной станции – фотоэлектрические панели – нельзя установить внутри помещения. Это означает, что как батареи, так и крепеж будут подвергаться постоянному воздействию дождей, снега, тумана и прочих природных явлений с присутствием большого количества влаги.

Из-за наличия в схеме токопроводящих дорожек, вода превратится в электролит, а различные металлы – в катод/анодные пары, образуя классический гальванический элемент. Металлы, окислительно-восстановительный потенциал которых ниже, начнут разрушаться, что приведет к распространению гальванической коррозии на солнечных батареях.

Список металлов, применяемых в системах преобразования солнечной в электрическую энергию, по степени возрастания электрохимической устойчивости выгляди так:

  • алюминий;
  • хром;
  • цинк;
  • сталь;
  • медь.

Это означает, что при отсутствии надежной изоляции токопроводящих медных дорожек от стальных опор первые приведут к коррозии вторых. Та же ситуация возникнет в гальванической паре опоры из нержавеющей стали – рамки из алюминия, но быстрому разрушению подвергнется уже алюминий. Еще более усугубят ситуацию наличие на панелях грязи или присутствие во влаге большого количества солей или кислот.

Как правильно бороться с коррозией на солнечных батареях?

С целью недопущения подобных ситуаций необходимо соблюдать следующие правила.

  1. Везде, где возможно, минимизировать использование материалов с большой разницей электрохимических потенциалов. В идеале – применять только один металл на всех участках схемы, не допуская образование гальванической пары.
  2. Там, где это невозможно – например, на сварных швах – подбирать пару металлических элементов, расположенных максимально близко на гальванической шкале. По той же причине не применять их резьбовые соединения и стремиться уменьшить площадь непосредственного контакта.
  3. В местах, где позволяет конструкция, применять изолирующие прокладки.
  4. Во избежание контакта с влагой использовать защитную окраску металлических поверхностей. Как вариант – применять хромированную и оцинкованную сталь и/или анодированный алюминий, с течением времени обновляя разрушающееся защитное покрытие, выступающее в роли анода.

Рекомендации по выбору защитного покрытия

Окраска – наиболее простой, дешевый и эффективный защитный материал от коррозии некоторых элементов солнечных батарей. При условии периодического обновления и слежения за целостностью слоя, срок службы металлоконструкций намного превысит время жизни самих панелей. Применяется для всех видов металлов.

Анодное оксидирование. Антикоррозийное покрытие данного типа преимущественно используется для наиболее «слабого» электрохимического элемента – алюминия, во всех гальванических парах играющего роль анода. Оксидный поверхностный слой берет эту роль на себя и надежно защищает металл от коррозийного разрушения.

Оцинковка. Идеальное решение для всех типов сталей, стоящих в окислительно-восстановительном ряду дальше цинка. При взаимодействии с влагой в окружающей среде разрушению подвергается только поверхностный защитный слой, который при необходимости легко обновлять методом холодной оцинковки.

При выборе любого из трех решений важную роль играет толщина защитного покрытия, призванного предупредить процессы возникновения коррозии на солнечных батареях. Для оцинковки минимальной допустимой величиной принято считать слой в 0,75 мм, в особо агрессивной среде – регионах с повышенной влажностью и/или избытком солей, кислот, щелочей и оксидов серы в атмосфере – 1 мм. При окрашивании этот показатель следует увеличить вдвое.

Важно! Специалисты рекомендуют тщательно осмотреть все смонтированные металлоконструкции по завершении этапа установки СЭС. При перевозке и монтаже, сколы и царапины на оцинкованной стали или анодированном алюминии появляются очень часто, и в местах повреждений покрытие требует обязательного восстановления.

Правильный подбор контактной площади

Критически важную роль в возникновении и скорости распространения коррозии на солнечных батареях играют относительные площади контактирующих металлов – катода и анода.

  1. Большая площадь анода (пример – стальной болт в алюминиевой раме). При образовании гальванической пары в присутствии влаги алюминий корродирует незначительно.
  2. Большая площадь катода (пример – крепеж из оцинкованной стали в медных листах). Несмотря на присутствие оцинковки, доминирование объема меди вызовет такую скорость истечения электронов из крепежа, что срок его службы будет измеряться считанными месяцами.

Интересный факт. Широко известна история с британским грузовым кораблем, перевозившем в XIX веке крупный груз алюминия из Южной Америки в Европу. Неизолированные куски алюминия лежали во влажном трюме, образовав гальваническую пару со стальной обшивкой судна. Корпус из прочнейшей стали пришел в полную негодность через три недели, и судно затонуло, не успев дождаться помощи.

Неметаллическая изоляция против коррозии на солнечных батареях

Наиболее надежный и повсеместно применяющийся способ борьбы с коррозией – использование в крепежных конструкциях оцинкованных болтов и винтов с шайбами-прокладками из резины. Это позволяет не только избежать разрушения мест контакта, но и гарантирует надежную гидроизоляцию.

Несмотря на это, у специалистов по монтажу СЭС существует строгое правило – никогда не использовать для крепежа элементы из металлов, выступающих в роли анода по отношению к несущей конструкции.

Альтернативные методы борьбы с коррозией

Самым слабым звеном в любых гальванических парах всегда является алюминий. Но этот металл легкий, прочный и дешевый – и именно из него по сей день изготавливается абсолютное большинство рамок для кремниевых модулей. Однако избавиться от коррозии непосредственно на солнечных батареях можно другим путем – создавая безрамные конструкции. Именно такие панели выпускает мировой лидер в производстве тонкопленочных батарей на базе теллурида кадмия, компания First Solar (USA).

Кроме того, особенности поглощения этим редкоземельным элементом солнечного излучения повышает их эффективность, в сравнении с кремниевыми аналогами по мощности, на 20%. В Украине официальным дилером данной продукции выступает Green Tech Trade.
Ознакомиться с ассортиментом и рассчитать затраты на СЭС любой мощности можно на официальном сайте компании.