El sellador de silicona es un nuevo tipo de material de sellado polimérico. Gracias a su estructura de silicio-oxígeno y a sus grupos orgánicos, ofrece una excelente resistencia a los rayos UV, a altas y bajas temperaturas y a la humedad.
Además, el sellador de silicona posee un potente efecto adhesivo sobre sustratos como metal, vidrio, cerámica y plástico. Se utiliza ampliamente en industrias como la electrónica, la iluminación, la energía fotovoltaica, el transporte ferroviario, la construcción, entre otras.
Aplicación del sellador de silicona en la industria fotovoltaica
El sellador de silicona es uno de los materiales auxiliares utilizados en los módulos solares fotovoltaicos, e incluye principalmente el sellador de unión y el pegamento para encapsular.
Entre estos, el sellador de silicona se utiliza principalmente en módulos fotovoltaicos para unir células solares a marcos de aleación de aluminio, cajas de conexiones a paneles traseros, etc. Se trata principalmente de caucho de silicona vulcanizado monocomponente desalcoholizado a temperatura ambiente. El pegamento de encapsulado, por otro lado, se utiliza principalmente para encapsular componentes dentro de las cajas de conexiones. Consiste en caucho de silicona vulcanizado bicomponente desalcoholizado a temperatura ambiente. La función principal de ambos es evitar que el agua y el oxígeno del aire entren en el conjunto de células solares fotovoltaicas, evitando así una reducción en la tasa de conversión celular debido a la oxidación de las células de silicio.
El rendimiento del adhesivo fotovoltaico es la base para que se le denomine "adhesivo fotovoltaico". Se utilizan una serie de indicadores de rendimiento para evaluar su calidad. Diversos estudios han demostrado que la resistencia inicial al cizallamiento de un adhesivo fotovoltaico estándar no debe ser inferior a 1,5 MPa, y la resistencia al pelado no debe ser inferior a 9,5 kN/m. En cuanto a la resistencia al envejecimiento, se requiere que, tras 1000 horas de envejecimiento a 85 °C y una humedad relativa de 85% (prueba doble 85), sus diversas propiedades (incluidas las propiedades de adhesión y mecánicas) se mantengan por encima de 75%, y el sellador debe cumplir con los requisitos de protección ambiental.
¿Por qué se agrega nanocarbonato de calcio al sellador de silicona?
En la práctica, el adhesivo fotovoltaico se suele aplicar a fachadas verticales. El sellador debe ser resistente al goteo, a la fluidez y tener un descuelgue mínimo, por lo que debe presentar una buena tixotropía. Sin esta propiedad, es fácil que el adhesivo contamine la superficie del objeto adherido o desperdicie adhesivo.
La tixotropía es un fenómeno reológico en el que la viscosidad y las propiedades de cizallamiento de un sistema de dispersión cambian con el tiempo. La superficie del nanocarbonato de calcio modificado está recubierta de sustancias orgánicas, lo que mejora significativamente su compatibilidad y humectabilidad con materiales orgánicos. Al aplicarse al pegamento de silicona, el nanocarbonato de calcio ayuda a solucionar problemas como la fluidez, la baja resistencia y la baja tixotropía.
Avances de la investigación sobre el pegamento fotovoltaico reforzado con nanocarbonato de calcio
Según la información pública, la función del nanocarbonato de calcio en el pegamento fotovoltaico es principalmente de refuerzo y relleno.
El efecto reforzante del nanocarbonato de calcio en el adhesivo fotovoltaico implica varios factores, como la resistencia a la tracción, el descuelgue, la tixotropía, la tasa de recuperación elástica, la resistencia al envejecimiento y la resistencia a la humedad y al calor. Investigaciones realizadas por Li Fuzhong y otros indican que, cuando se utilizan 100 partes de polímero base, 100 partes de relleno de refuerzo (una mezcla de nanocarbonato de calcio y sílice pirogénica en una proporción de masa de 10:2), 5 partes de reticulante y 1 parte de promotor de adhesión (con una proporción de masa de polímero de aminosilano a alcoxisilano de 2:1), junto con 2 partes de titanato de tetrabutilo como catalizador, se mejora el rendimiento integral del sellador. Tras 1000 horas de envejecimiento a 85 °C y una humedad relativa de 85%, su tasa de retención de rendimiento supera la de 90%.
Yu Haixuan et al. describieron un adhesivo de silicona antioxidante para módulos solares fotovoltaicos, que incluye las siguientes materias primas: caucho de silicona 107, nanocarbonato de calcio con tratamiento superficial, aceite de metilfenilsilicona, óxido metálico, un agente de reticulación mixto, diluyente, catalizador y agente de acoplamiento de prerreacción. Experimentos han demostrado que el nanocarbonato de calcio con tratamiento superficial especial mejora la resistencia y la tenacidad del adhesivo.
Hangzhou Zhijiang New Materials Co., Ltd. ofrece un sellador de caucho de silicona tipo desalcohol que contiene 100 partes en peso de polidimetilsiloxano. También contiene otros selladores, como de 20 a 200 partes en peso de carbonato de calcio y de 2 a 12 partes en peso de agente reticulante de silicio orgánico. El sellador preparado con esta fórmula presenta una buena adhesión a metales, plásticos, cerámica, vidrio y otros materiales. Es adecuado para el sellado de módulos fotovoltaicos, edificios, automóviles y aparatos electrónicos.
Algunas empresas nacionales de producción de nanocalcio para pegamento fotovoltaico
Entre las empresas nacionales destacadas de producción de nano calcio para pegamento fotovoltaico se incluyen: Guangxi Warner New Materials Co., Ltd. Hubei Kailong Chemical Group Co., Ltd. Cairns Nano Materials Co., Ltd. Shandong Yuxin Nano Technology Co., Ltd.
Conclusión
En los últimos dos años, la industria fotovoltaica ha experimentado un rápido crecimiento y el mercado de la cadena industrial en general se ha beneficiado.
Actualmente, el mercado chino de adhesivos se encuentra en rápido desarrollo. El número y la escala de empresas productoras de nanocarbonato de calcio para adhesivos fotovoltaicos también están en aumento. Cabe destacar que la tecnología de producción de selladores de silicona para sistemas fotovoltaicos está en constante evolución, y la aplicación y la demanda de nanocarbonato de calcio también son dinámicas y están en crecimiento.
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