Pourquoi ajoute-t-on du carbonate de calcium nano aux adhésifs photovoltaïques ? Quelles sont ses caractéristiques et ses fonctions ?

mastic silicone https://www.useencalcium.com/industries/adhesives-and-sealants/ Le mastic silicone est un matériau d'étanchéité polymère innovant. Grâce à sa structure siloxane et à ses groupements fonctionnels organiques, il présente une excellente résistance aux UV, aux températures extrêmes et à l'humidité élevée. De plus, sa forte adhérence aux métaux, au verre, à la céramique et aux plastiques en fait un produit largement utilisé dans de nombreux secteurs, notamment l'électronique, l'électroménager, l'éclairage, le photovoltaïque, le transport ferroviaire et la construction.

Applications des mastics silicones dans l'industrie photovoltaïque

Les mastics silicones font partie des matériaux auxiliaires utilisés dans les modules photovoltaïques solaires et se divisent en deux grandes catégories : les mastics de collage et les composés d’enrobage. Dans ce contexte, les mastics silicones des modules PV servent principalement à coller les cellules solaires aux cadres en alliage d’aluminium, ainsi qu’à coller les boîtes de jonction aux feuilles arrière. Les types les plus courants sont les caoutchoucs de silicone monocomposants à vulcanisation à température ambiante (RTV), de type oxime ou alcool.

Les composés d'enrobage servent principalement à encapsuler les composants internes des boîtes de jonction. Ils sont généralement composés de caoutchouc de silicone bicomposant, libérant de l'alcool et vulcanisant à température ambiante (RTV). Leur fonction principale est d'empêcher l'humidité et l'oxygène de l'air de pénétrer dans les modules photovoltaïques, évitant ainsi une réduction du rendement de conversion des cellules solaires due à l'oxydation des cellules de silicium.

Les caractéristiques de performance des adhésifs photovoltaïques constituent le fondement de leur appellation d’« adhésifs photovoltaïques », tandis qu’une série d’indicateurs de performance servent de référence pour évaluer leur qualité. Les études indiquent que les adhésifs photovoltaïques standard doivent présenter une résistance au cisaillement initiale d’au moins 1,5 MPa et une résistance au pelage d’au moins 9,5 kN/m. Concernant la résistance au vieillissement, il est requis qu’après 1 000 heures de vieillissement accéléré dans des conditions « Double 85 » (85 °C et 85 % d’humidité relative), le taux de rétention de tous les paramètres de performance (y compris les propriétés d’adhérence et mécaniques) reste supérieur à 75 %. De plus, le mastic doit être conforme aux normes environnementales en vigueur.

Pourquoi ajoute-t-on du carbonate de calcium nano aux mastics silicones ?

En pratique, les mastics photovoltaïques sont souvent appliqués sur des surfaces verticales ; il est donc nécessaire d’utiliser un mastic qui ne coule pas, ne s’affaisse pas et ne présente pas d’écoulement excessif. Par conséquent, le matériau doit présenter une excellente thixotropie ; à défaut, il risque de contaminer la surface du substrat et d’entraîner un gaspillage de matériau. La thixotropie est un phénomène rhéologique caractéristique des systèmes dispersés, où la viscosité et les propriétés de cisaillement varient dans le temps. Le carbonate de calcium nano-modifié, dont la surface est revêtue de substances organiques, présente une compatibilité et une mouillabilité nettement améliorées avec les matériaux organiques. Incorporé aux mastics silicones, il résout efficacement les problèmes tels que l’écoulement excessif, la faible résistance mécanique et une mauvaise thixotropie.

Progrès de la recherche sur les adhésifs photovoltaïques renforcés par du carbonate de calcium nanométrique

D'après les données publiques disponibles, les principales fonctions du carbonate de calcium nanométrique dans les adhésifs photovoltaïques sont le renforcement et le remplissage. Son effet de renforcement se traduit par une amélioration de la résistance à la traction, de la résistance à l'affaissement, de la thixotropie, du taux de récupération élastique, de la résistance au vieillissement, ainsi que de la résistance à la chaleur et à l'humidité.

Des études indiquent que lorsque la formulation est composée de 100 parts de polymère de base, 100 parts de charges de renforcement (composées de nano-carbonate de calcium et de silice fumée dans un rapport massique de 10:2), 5 parts d'agent de réticulation, 1 part de promoteur d'adhérence (constitué d'un polymère aminosilane et d'un polymère alcoxysilane dans un rapport massique de 2:1) et 2 parts de catalyseur de titanate de tétrabutyle, le mastic obtenu présente des performances globales supérieures ; de plus, après un vieillissement de 1000 heures à 85 °C et 85 % d'humidité relative, son taux de rétention des performances dépasse 90 %.

Une suspension concentrée de carbonate de calcium nanométrique est acheminée vers une cuve de traitement de surface. Lors du chauffage et de l'agitation, un premier agent de traitement de surface, composé de suif de bœuf et de polyphosphate d'ammonium, est ajouté, suivi d'un second agent, constitué de polyester à terminaison carboxyle et de phosphite. La température est maintenue entre 80 °C et 90 °C, et le mélange est soumis à une agitation à grande vitesse pendant 30 à 60 minutes afin d'obtenir un carbonate de calcium nanométrique caractérisé par une dispersibilité élevée, une faible absorption d'humidité et une résistance à la chaleur humide, aux hautes températures et à l'oxydation. Utilisé comme charge dans les adhésifs photovoltaïques, ce matériau améliore les propriétés mécaniques de l'adhésif et sa résistance à la chaleur humide et aux hautes températures.

Conclusion

Ces deux dernières années, l'industrie photovoltaïque a connu une forte croissance, générant des retombées positives pour l'ensemble de la chaîne de valeur. Actuellement, le marché des adhésifs en Chine est en pleine expansion, et le nombre et la taille des entreprises produisant du nano-carbonate de calcium pour adhésifs photovoltaïques augmentent régulièrement. Il convient de noter que, parallèlement à l'évolution constante des technologies de production des mastics silicones utilisés en photovoltaïque, l'application et la demande de nano-carbonate de calcium dans ce secteur restent dynamiques et en constante évolution.