Nemli ısı testi altında fotovoltaik modüllerde degradasyon kinetiğinin modellenmesi
Modeling of degradation kinetics in photovoltaic modules under damp heat testing
- Tez No: 895577
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDÜLKERİM GÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Gitgide artan CO2 emisyonları, çevre kirliliği, iklim krizleri beraberinde temiz enerjiye olan ihtiyacı getirmiştir. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynağı arayışı birçok araştırmanın odak noktası olmaktadır. Güneş enerjisi, erişimi kolay, maliyeti uygun ve çevre dostu olmasından dolayı en çok odaklanılan yenilenebilir enerji kaynaklarından biri haline gelmiştir. Fotovoltaik paneller güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çevirmekte kullanılan cihazlardır. Bu paneller, yapısında ön/arka tabakalar, kapsülleyici polimerler, güneş hücreleri, bağlantı kutusu ve çerçeve bulundurur. Günümüzde fotovoltaik paneller için yaklaşık 30 yıl kadar performans garantisi verilmektedir. Fotovoltaik panellerin performansı ve kullanım ömrü nem, sıcaklık, UV ışınları gibi dış dünyada maruz kaldıkları streslere karşı dayanıklılığına bağlıdır. Panelin özellikle nem ve sıcaklığa maruz kalması ile yapısında çeşitli degradasyon mekanizmaları ortaya çıkar. Bunlardan en yaygını potansiyel kaynaklı degradasyon ve hücre metalizasyonunda korozyondur. Bu iki degradasyon çeşidi panelin performans kaybetmesine yol açar ve kullanım ömrünü kısaltır. Günümüzde fotovoltaik panellerde en çok kullanılan kapsülleyici malzeme etilen vinil asetat polimeridir. Etilen vinil asetat, nem ile temasa geçtiğinde kolayca hidroliz reaksiyonlarına uğrayan bir polimerdir ve bunun sonucunda asetik asit oluşturur. Asetik asit meydana gelmesi korozyonu hızlandırdığı için panel gücünün daha hızlı azalmasına sebep olur. Bu sebeple, etilen vinil asetat alternatifi polimerler üzerine araştırmalar yapılmaktadır. İyonomer, poliolefin elastomer ve termoplastik poliolefin tabanlı polimerler, asetik asit meydana getirmedikleri için alternatif kapsülleyici malzeme olarak dikkat çekmektedir. Bu çalışma, etilen vinil asetat, iyonomer, poliolefin elastomer ve termoplastik poliolefin polimerleri kullanılarak hazırlanan fotovoltaik panellerin 5000 saatlik nemli-ısı testi altında performans kaybını ve degradasyon kinetiklerini belirlemek için modelleme çalışmalarını içermektedir. Sonuçlar, etilen vinil asetat kullanılan panellerdeki önemli düzeyde bozulmaya rağmen, alternatif polimerler ile hazırlanan panellerin stabilite gösterdiğini ortaya koymaktadır. Akım-gerilim eğrilerinin analizi ve Ağ Yapısal Eşitlik Modeli'nin uygulanması, nemli-ısı testinin neden olduğu degradasyon mekanizmaları ile elektriksel parametreler arasındaki karmaşık ilişkilere dair bilgiler sağlamaktadır. Panelin gücü ile seri direnç ve dolgu faktörü parametreleri arasında güçlü korelasyonlar tespit edilmiştir. Bu çalışma, kapsülleyici seçiminin ve panel yapısı içine nem girişinin önlenmesinin kritik rolünü vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Rising CO2 emissions, environmental pollution, and climate crises have increased the need for clean energy. Consequently, the search for renewable energy sources has become the focus of many studies. Solar energy, due to its easy accessibility, cost-effectiveness, and environmental friendliness, has become one of the most focused-upon renewable energy sources. Photovoltaic modules are devices used to convert solar energy into electrical energy. These modules consist of front/back layers, encapsulating polymers, solar cells, a junction box, and a frame. Nowadays, photovoltaic modules come with a performance warranty of about 30 years. The performance and service lifetime of photovoltaic modules depends on their durability against environmental stresses such as humidity, temperature, UV radiation that they are exposed to during outdoors. Especially, exposure to humidity and temperature can lead to various degradation mechanisms within the module construction. The most common of these are potential-induced degradation and corrosion in solar cell metallization. These two types of degradation lead to a loss of module performance and a reduced service lifetime. Currently, the most widely used encapsulant polymer in photovoltaic modules is ethylene vinyl acetate. Ethylene vinyl acetate is a polymer that easily undergoes hydrolysis when in contact with moisture and forms acetic acid. The formation of acetic acid accelerates corrosion, leading to a faster decrease in module power. Therefore, alternative polymers to ethylene vinyl acetate for module encapsulation are currently being investigated. Ionomer, poliolefin elastomer, and thermoplastic poliolefin based polymers are among the highly focused alternatives because they do not produce acetic acid. This study includes modeling efforts to determine the performance loss and degradation kinetics of modules encapsulated with ethylene vinyl acetate, ionomer, poliolefin elastomer, and thermoplastic poliolefin under 5000 hours of damp heat testing. The results revealed that, although significant power degradation was observed in the modules with ethylene-vinyl acetate encapsulants, the modules with alternative encapsulant polymers demonstrated stability. The analysis of current-voltage curves and the application of structural equation modeling provided insights into the complex relationships between damp heat induced degradation mechanisms and electrical parameters. Strong correlations were found between module power and parameters such as series resistance and fill factor. This study emphasizes the critical role of encapsulant selection and the prevention of moisture ingress into the module construction.
Benzer Tezler
- Farklı yapıştırma simanları ile yapıştırılan soy ve soy olmayan metal kronların retansiyonu
Retentive properties of different luting cements on base and noble metal crowns
ŞULE ERGİN
Doktora
Türkçe
2001
Diş HekimliğiMarmara ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. DENİZ GEMALMAZ
- Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field
Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları
ŞEBNEM GÜLEL
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Present and future humid heat extremes and population exposure in Türkiye
Türkiye'de mevcut dönem ve gelecekteki nemli aşırı sıcaklıklar ve nüfus maruziyeti
BERKAY DÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YURDANUR ÜNAL
- Havanın soğutulması ve neminin alınması amacıyla kullanılan kanatlı borulu ısı değiştiricilerin kuramsal ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental analysis of finned tube wet coils
ALTAY ARBAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TANER DERBENTLİ
- 4. sınıftaki maddenin ısı etkisiyle değişimi konusuyla ilgili birincil kaynakların kavramsal açıdan incelenmesi
Conceptual investigation of primary sources related to the topic of the changes in matter by the effect of heat in grade 4
AYSUN TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Eğitim ve ÖğretimKafkas ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİ KALA