Główne materiały modułów paneli słonecznych: Kompletny przegląd

Wprowadzenie

Większość modułów fotowoltaicznych jest zbudowana z kilku podstawowych materiałów. Typowy moduł słoneczny składa się z materiału powierzchni przedniej, ogniw słonecznych, materiału kapsułkującego, materiału powierzchni tylnej, ramy i kilku elementów pomocniczych. Każda warstwa ma swoje zadanie, a razem decydują o tym, jak dobrze moduł działa i jak długo wytrzymuje. Omówmy je po kolei.

Materiał powierzchni przedniej

Co robi i dlaczego szkło wygrywa

Materiał powierzchni przedniej modułu PV musi mieć wysoką przepuszczalność w zakresie długości fal użytecznych dla ogniw słonecznych, a także niski współczynnik załamania światła, aby światło słoneczne było absorbowane tak efektywnie, jak to możliwe. Oprócz transmisji i odbicia, materiał przedni powinien być nieprzepuszczalny dla wody, mieć dobrą odporność na uderzenia, pozostawać stabilny przy długotrwałej ekspozycji na promieniowanie UV i mieć niski opór cieplny, aby zapobiec korozji metalowych styków i połączeń przez wodę lub parę wodną, co skróciłoby żywotność modułu.

Ponieważ moduły znajdują się na zewnątrz i często są narażone na trudne warunki pogodowe, takie jak wiatr, piasek, deszcz i śnieg, materiał przedni musi również mieć pewną sztywność, aby chronić ogniwa wewnątrz przed zewnętrznymi uderzeniami.

Istnieje kilka opcji powierzchni przedniej, w tym akryl, polimery i szkło. Najczęściej wybieranym jest hartowane szkło niskożelazowe, ponieważ jest tanie, wytrzymałe, stabilne, bardzo przezroczyste, wodoszczelne, hermetyczne i ma dobre właściwości samooczyszczania.

Ogniwa słoneczne

Serce wytwarzania energii

Ogniwo słoneczne jest jedną z najważniejszych części modułu PV i bezpośrednio określa całkowitą moc wyjściową modułu. Jest to płytka półprzewodnikowa, która wytwarza energię elektryczną ze światła słonecznego, a gdy spełnione są określone warunki oświetlenia, ogniwo generuje napięcie i wytwarza prąd po podłączeniu do obwodu.

Dostępnych jest wiele opcji ogniw. Ze względu na technologię procesu obejmują one TOPCon, BC, HJT i inne. Ze względu na specyfikację rozmiaru istnieją 182, 183, 210 i więcej. Nawet w ramach tej samej technologii i rozmiaru, ogniwa są dalej klasyfikowane według wydajności.

Materiał kapsułkujący

Warstwa wiążąca, która utrzymuje wszystko razem

Kapsułkant zapewnia adhezję między ogniwami słonecznymi a przednią i tylną powierzchnią modułu. Musi pozostać stabilny w wysokiej temperaturze i przy silnym promieniowaniu UV. Powinien być również optycznie przezroczysty, o niskim oporze cieplnym i wysokiej rezystancji elektrycznej.

EVA (etylen-octan winylu) jest najczęściej używanym kapsułkantem. Występuje w postaci cienkiej folii, która jest układana między ogniwami a przednią i tylną powierzchnią, tworząc strukturę kanapkową. Ta kanapka jest następnie podgrzewana do 140-150°C pod określonym ciśnieniem przez pewien czas, co pozwala EVA na polimeryzację i związanie modułu. Na poniższym obrazku półprzezroczysta folia nad ogniwami to EVA.

Tylna folia

Ochronna tylna powierzchnia

Tylna folia PV to tylna powierzchnia modułu. Jej kluczowe wymagania to niski opór cieplny i zdolność do zatrzymywania wody lub pary wodnej. Moduły jednoszybowe zazwyczaj używają folii polimerowej jako tylnej folii, podczas gdy moduły dwuszybowe używają szkła, ponieważ przezroczyste szklane tło może pochłaniać światło odbite od ziemi i zwiększać moc wyjściową.

Taśma PV (cynowana taśma miedziana)

Jak prąd jest zbierany i przenoszony

Taśma PV, cynowana taśma miedziana, jest głównie podzielona na taśmę łączącą i taśmę zbiorczą. Taśma łącząca łączy ogniwa wewnątrz modułu; jest lutowana bezpośrednio do przewodzących szyn zbiorczych na powierzchni ogniwa przez maszynę do łączenia, przewodząc i zbierając prąd z każdego ogniwa. Taśma zbiorcza łączy łańcuchy ogniw w module; jest lutowana do taśm łączących i gromadzi prąd wytwarzany przez ogniwa w skrzynce przyłączeniowej.

Podstawą taśmy PV jest miedź, pokryta cienką warstwą cyny. Miedziana podstawa zapewnia wysoką przewodność i niski opór, zmniejszając opór wewnętrzny modułu i ograniczając straty mocy. Powłoka cynowa jest konieczna, ponieważ miedź ma wysoką temperaturę topnienia i słabą lutowność; nałożenie cyny na miedzianą podstawę nadaje taśmie dobrą spawalność, umożliwiając trwałe połączenie taśmy łączącej z szyną zbiorczą na powierzchni ogniwa, co zapewnia prawidłowy przepływ prądu.

Puszka przyłączeniowa

Most do obwodu zewnętrznego

Skrzynka przyłączeniowa przekazuje prąd z modułu PV. Łączy się z wewnętrzną taśmą zbiorczą i łączy moduł z obwodem zewnętrznym. Wymaga dobrej wydajności elektrycznej, a jej konstrukcja i wymiary muszą spełniać wymagania środowiska pracy, w tym elektryczne, mechaniczne, odporność na ciepło, korozję i warunki atmosferyczne, nie stanowiąc zagrożenia dla użytkowników ani środowiska. Powszechnie stosowane skrzynki przyłączeniowe modułów PV wykorzystują szybkozłącza MC4.

Rama

Wytrzymałość, uszczelnienie i łatwy montaż

Rama spełnia kilka funkcji. Po pierwsze, chroni krawędź szkła i zapobiega pękaniu modułu pod wpływem sił zewnętrznych. Po drugie, w połączeniu z uszczelniaczem krawędziowym wzmacnia szczelność modułu. Po trzecie, znacznie poprawia ogólną wytrzymałość mechaniczną modułu. Po czwarte, ułatwia montaż i transport modułu oraz stanowi element łączący moduł z konstrukcją montażową, dzięki czemu odpowiednie mocowanie zapewnia najlepszą odporność na obciążenia, od pojedynczych uchwytów po zintegrowane układy, zwiększając możliwości mechaniczne całego systemu elektrowni.

Uszczelniacz

Zapobieganie wilgoci

Uszczelniacz służy do łączenia skrzynki przyłączeniowej z tylną folią PV, zapewniając szczelność między nimi i poprawiając odporność modułu na warunki atmosferyczne. Łączy również moduł z ramą, wzmacniając połączenie między nimi i zapobiegając przedostawaniu się pary wodnej do modułu.

Opinia Ooitech

Ooitech wierzy: wydajność i żywotność modułu słonecznego zależą od tego, jak dobrze jego warstwowe materiały, od przedniego szkła po uszczelniacz, współpracują ze sobą jako jeden system.