人们认为腐蚀是汽车生锈或氧化会使银变黑，但它也会损害太阳能电池板中的关键电子设备和连接，从而降低产生的电量。
研究腐蚀及其如何影响光伏(PV)系统性能的桑迪亚国家实验室材料可靠性研究员Eric Schindelholz说：“预测这一方法具有挑战性，因此设计降低材料的方法更具挑战性，因为它高度依赖于材料和环境条件。” 。
来自不同部门的桑迪亚研究人员合作在受控条件下加速腐蚀，并利用他们学到的知识帮助工业开发更耐用的光伏电池板并提高可靠性。例如，桑迪亚光伏和分布式系统集成部门的Olga Lavrova的工作首次证明了腐蚀与光伏系统电气连接中电弧故障风险之间的联系。桑迪亚电子，光学和纳米材料部门的Erik Spoerke的研究重点是开发新的纳米复合薄膜，可以显着提高可靠性。
“我们的主要目标之一是预测在特定环境和材料下腐蚀的发生速度和腐蚀速度，”Schindelholz说。“反过来，这为我们提供了选择合适的设计材料或开发特定环境的耐腐蚀材料的信息。它还使我们能够评估系统老化时的健康和操作风险。这一点尤其重要太阳能系统易受腐蚀但预计会持续数十年。“
腐蚀是一个不小的问题。国家腐蚀工程师协会2002年在联邦公路管理局的支持下进行的一项研究估计，各行业，基础设施和制造业的腐蚀金属每年损失2760亿美元。
重新研究腐蚀的环境条件研究人员简化了实验室中复杂的环境条件，以研究材料是如何腐蚀的。决定重现哪些环境条件并不容易。“在佛罗里达州的海岸，空气中的湿度和海盐。在阿尔伯克基，我们有高紫外线(UV)辐射，因此紫外线可能是这里的重要参数之一。驱动腐蚀的参数随位置和材料而变化，” Schindelholz说。“挑战在于确定重要参数 - 然后调整实验室中的旋钮，以获得能够复制我们在室外环境中看到的东西。”
Sandia属于一个新的联盟，旨在加快光伏组件新材料的开发，提高可靠性并降低太阳能发电的成本。耐用模块材料国家实验室联盟(DuraMat)希望在国家实验室和工业之间建立桥梁，因此实验室的研究可以使光伏社区受益。DuraMat的重要性得到了强调，因为材料占光伏组件总成本的40%左右。由国家可再生能源实验室与桑迪亚，劳伦斯伯克利国家实验室和SLAC国家加速器实验室合作领导的DuraMat将在五年内从能源部(DOE)SunShot计划获得约3000万美元。该联盟是能源部创建的能源材料网络的一部分。
利用加速老化，取证来了解正在发生的事情Lavrova领导有关光伏系统可靠性的项目，研究老化如何影响太阳能电池和组件以及一切如何共同发挥作用。她的团队与Schindelholz合作开展了SunShot计划下的两个项目，这项计划是在十年结束时使太阳能成本与其他形式的电力竞争的全国性努力。她还为DuraMat下的模块耐久性工作做出了贡献。一个项目与电力研究所合作，研究来自不同制造商的光伏组件，为制造商提供30年来他们可能期望的降级信息，以帮助确定降低其速度的方法。桑迪亚采用加速老化原则来加速对缓慢发展的影响的研究，包括腐蚀。
第二个项目，与凯斯西储大学，从法医角度研究腐蚀和其他退化 - 回头看看已经发生了什么。Lavrova的团队采用大数据分析方法来研究和分析来自全球现有设施的信息。“它是一年退化1%还是2%?也许我们会看到一些是百分之一半，也许我们会看到一些是10%。这是一个糟糕的原始产品还是安装在哥斯达黎加每天湿度是80%?“ 她说。
Spoerke的团队希望完全阻止腐蚀。该团队与得克萨斯A&M教授Jaime Grunlan合作，正在开发由廉价材料制成的纳米复合薄膜，作为防止水蒸气和腐蚀性气体的屏障。该团队希望这种比人类头发细100倍的复合材料将改善保护太阳能电池免受腐蚀的方法。
必须仔细设计和混合构成薄膜的无机组分和有机聚合物。“这是以正确的方式组装这些结构，以便您可以使用廉价的材料，仍然可以获得您想要的好处，”Spoerke说。“如果你建造一座房子，它不仅仅是将干砌墙和两个四肢和带状疱疹拼凑在一起。你必须用两个四肢来制作框架，在两个四肢上设置干墙，并在屋顶上组装带状疱疹。“
薄膜不是唯一的答案，但“我可以设想，我们正在开发的技术可以成为协作材料系统的一部分，以帮助替代下一代光伏应用中的玻璃，”他说。
包含腐蚀金属的系统桑迪亚已研究腐蚀数十年，分析各种系统中的问题，因为任何含金属的东西都易受影响。太阳能电池的电气元件通过封装聚合物，密封剂和玻璃来防止腐蚀，但水蒸气和腐蚀性气体会随着材料和包装的降解而渗透。例如，在热带沿海地区的高温和高湿度下，材料通常比沿海南极洲的腐蚀速度更快。
研究人员加速环境室中的这些现实条件，以检查电子和其他光伏系统组件的腐蚀。加速试验人为地加速了温度，湿度，污染物和盐水的腐蚀作用。例如，冰冷的冬季道路或海洋附近的盐会随着时间的推移腐蚀汽车。由于汽车制造商不能等待数十年才能看到他们的产品如何抵抗这一点，加速实验室测试可能会在表面连续喷洒盐，以确保涂料和车身材料的合格性，以确保它们在产品的使用寿命期间是安全可靠的。
工程师使用腐蚀室来研究必须满足特定腐蚀要求的系统中的不同材料，或者将电子元件暴露在环境中以查看随时间发生的情况。
“我们不是在阳光下等待30年的操作，而是将我们的光伏电池板放在里面，让它们暴露在更高浓度的光线下，或者将它们放在热室中以模拟相当于多年的温度循环，”Lavrova说。她说，加速寿命实验在六个月内显示了几十年内可能发生的事情。
桑迪亚还研究了腐蚀的机制。“这是一个更大的挑战，”Schindelholz说。“在大气腐蚀中，我们有大气的化学性质，颗粒落在表面，相对湿度，温度等等。我们必须了解这些因素的相互作用及其与金属表面的相互作用。