Materiali dei moduli fotovoltaici — Strato per strato
Indice
Risposta rapida: Un modulo fotovoltaico è costruito con otto materiali principali, ognuno con un compito specifico nello stack. Il vetro frontale temperato a basso contenuto di ferro sopporta il carico ottico e protegge le celle. L'incapsulante — solitamente EVA — lega gli strati e impedisce l'ingresso dell'umidità, e reticolo a circa 150 °C durante la laminazione. Le celle solari generano la corrente. Il ribbon le collega, il backsheet sigilla il retro contro UV e umidità, la junction box trasporta l'uscita, e il telaio in alluminio fornisce resistenza meccanica e l'interfaccia di montaggio. Due elementi più piccoli completano l'elenco: il sigillante per bordi e i materiali isolanti all'interno della scatola. Ogni materiale ha una specifica che conta — trasmittanza del vetro, contenuto di gel dell'incapsulante, rigidità dielettrica del backsheet — e un disallineamento tra due qualsiasi di essi si manifesta in seguito come delaminazione, corrosione o un test di sicurezza fallito.
Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech
Introduzione
Il ruolo ottico della superficie del vetro di copertura, e il motivo per cui la texture è specificata anziché incidentale, è trattato in perché il vetro dei pannelli solari è testurizzato.
La maggior parte dei moduli fotovoltaici è costruita con una manciata di materiali principali. Un tipico modulo solare è composto da materiale per la superficie frontale, celle solari, incapsulante materiale, materiale per la superficie posteriore, il telaio e alcune parti di supporto. Ogni strato ha il proprio compito e insieme determinano le prestazioni del modulo e la sua durata. Esaminiamoli uno per uno.
Materiale della superficie frontale
Cosa fa e perché il vetro vince
Il materiale della superficie frontale di un modulo fotovoltaico deve avere un'elevata trasmittanza nell'intervallo di lunghezze d'onda utilizzabile dalle celle solari, insieme a un basso indice di rifrazione, così che la luce solare venga assorbita nel modo più efficiente possibile. Oltre alla trasmissione e alla riflessione, il materiale frontale deve essere impermeabile all'acqua, avere una buona resistenza agli urti, rimanere stabile sotto esposizione UV a lungo termine e avere una bassa resistenza termica per prevenire che l'acqua o il vapore acqueo corrodano i contatti metallici e le interconnessioni, il che ridurrebbe la vita utile del modulo.
Poiché i moduli sono installati all'aperto e spesso affrontano condizioni meteorologiche avverse come vento, sabbia, pioggia e neve, il materiale frontale deve anche avere una certa rigidità per proteggere le celle interne da impatti esterni.
Ci sono diverse opzioni per la superficie frontale, tra cui acrilico, polimeri e vetro. La scelta più comune è il vetro temperato a basso contenuto di ferro, perché è a basso costo, resistente, stabile, altamente trasparente, impermeabile, ermetico e offre buone prestazioni di autopulizia.
Celle solari
Il cuore della generazione di energia
La cella solare è una delle parti più importanti di un modulo fotovoltaico e determina direttamente la potenza complessiva del modulo. È un wafer semiconduttore che genera elettricità dalla luce solare e, purché siano soddisfatte determinate condizioni di illuminazione, la cella emette una tensione e produce corrente quando è collegata in un circuito.
Ci sono molte opzioni di celle. Per tecnologia di processo includono TOPCon, BC, HJT e altre. Per specifica di dimensione ci sono 182, 183, 210 e altre. Anche all'interno della stessa tecnologia e dimensione, le celle sono ulteriormente classificate per efficienza.
Materiale incapsulante
Lo strato adesivo che tiene tutto insieme
L'incapsulante fornisce adesione tra le celle solari e le superfici anteriore e posteriore del modulo. Deve rimanere stabile ad alte temperature e sotto forte esposizione ai raggi UV. Deve inoltre essere otticamente trasparente, con bassa resistenza termica ed elevata resistenza elettrica.
L'EVA (etilene-vinilacetato) è l'incapsulante più comunemente utilizzato. Si presenta come una pellicola sottile che viene posizionata tra le celle e le superfici anteriore e posteriore, formando una struttura a sandwich. Questo sandwich viene poi riscaldato a 140-150°C sotto una certa pressione per un periodo di tempo, permettendo all'EVA di polimerizzare e legare il modulo. Nell'immagine sottostante, la pellicola semi-trasparente sopra le celle è EVA.
Foglio posteriore
La superficie posteriore protettiva
Il foglio posteriore fotovoltaico è la superficie posteriore del modulo. I suoi requisiti principali sono una bassa resistenza termica e la capacità di tenere fuori acqua o vapore acqueo. I moduli a vetro singolo utilizzano tipicamente una pellicola polimerica come foglio posteriore, mentre i moduli a doppio vetro utilizzano vetro, poiché un vetro posteriore trasparente può assorbire la luce riflessa dal suolo e aumentare la potenza in uscita.
Nastro fotovoltaico (nastro di rame stagnato)
Come viene raccolta e trasportata la corrente
La ribbon fotovoltaica, una ribbon di rame rivestita di stagno, si divide principalmente in interconnect ribbon e bus ribbon. L'interconnect ribbon collega le celle all'interno di un modulo; viene saldata direttamente alle barre conduttrici sulla superficie della cella da una macchina stringer, conducendo e raccogliendo la corrente da ciascuna cella. Il bus ribbon collega le stringhe di celle all'interno di un modulo; viene saldato agli interconnect ribbon e raccoglie la corrente prodotta dalle celle nel junction box.
La base del nastro fotovoltaico è rame metallico, rivestito con un sottile strato di stagno. La base di rame offre elevata conducibilità e bassa resistenza, riducendo la resistenza interna del modulo e tagliando le perdite di potenza. Il rivestimento di stagno è necessario perché il rame ha un alto punto di fusione e una scarsa saldabilità da solo; rivestire lo stagno sulla base di rame conferisce al nastro una buona saldabilità e permette al nastro di interconnessione di legarsi saldamente alle barre conduttrici sulla superficie della cella, garantendo un buon flusso di corrente.
Scatola di Giunzione
Il ponte verso il circuito esterno
La scatola di giunzione trasmette la corrente sul modulo fotovoltaico. Si collega al nastro conduttivo interno e collega il modulo al circuito esterno. Richiede buone prestazioni elettriche, e il suo design e le sue dimensioni devono soddisfare le esigenze dell'ambiente operativo, inclusi requisiti elettrici, meccanici, di resistenza al calore, alla corrosione e alle intemperie, senza rappresentare un pericolo per gli utenti o l'ambiente. Le scatole di giunzione comuni dei moduli fotovoltaici utilizzano connettori rapidi MC4.
Telaio
Resistenza, tenuta e facile installazione
Il telaio serve a diversi scopi. Innanzitutto, protegge il bordo del vetro e impedisce che il modulo si crepi sotto forza esterna. In secondo luogo, combinato con il sigillante per bordi, rafforza le prestazioni di tenuta del modulo. In terzo luogo, migliora notevolmente la resistenza meccanica complessiva del modulo. In quarto luogo, rende il modulo più facile da installare e trasportare, e funge da supporto che collega il modulo alla struttura di montaggio, così che un fissaggio adeguato offra la migliore resistenza al carico, scalando da singoli supporti a array integrati e aumentando la capacità meccanica dell'intero sistema della centrale elettrica.
Sigillante
Tenuta all'umidità
Il sigillante viene utilizzato per incollare la scatola di giunzione al backsheet fotovoltaico, mantenendo lo spazio tra loro a tenuta stagna e migliorando la resistenza alle intemperie del modulo. Inoltre, incolla il modulo al telaio, rafforzando la connessione tra i due e impedendo al vapore acqueo di entrare nel modulo.
Il Punto di Vista di Ooitech
Ooitech crede: le prestazioni e la durata di un modulo solare dipendono da come i suoi materiali stratificati, dal vetro frontale al sigillante, lavorano insieme come un unico sistema.
