Materiali principali dei moduli di pannelli solari: una panoramica completa
Indice
Introduzione
La maggior parte dei moduli fotovoltaici è costruita con una manciata di materiali principali. Un tipico modulo solare è composto da materiale della superficie frontale, celle solari, materiale incapsulante, materiale della superficie posteriore, il telaio e alcune parti di supporto. Ogni strato ha il suo compito e insieme determinano le prestazioni e la durata del modulo. Esaminiamoli uno per uno.
Materiale della Superficie Frontale
Cosa fa e perché il vetro è la scelta vincente
Il materiale della superficie frontale di un modulo PV deve avere un'elevata trasmittanza nell'intervallo di lunghezze d'onda utilizzabile dalle celle solari, insieme a un basso indice di rifrazione, in modo 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 impedire che l'acqua o il vapore acqueo corrodano i contatti metallici e gli interconnettori, 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 all'interno dagli impatti esterni.
Esistono 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 all'acqua e all'aria 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 produce una tensione e genera corrente quando è collegata in un circuito.
Esistono molte opzioni di celle. Per tecnologia di processo includono TOPCon, BC, HJT e altre. Per specifiche di dimensione ci sono 182, 183, 210 e oltre. 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 sotto alte temperature e forte esposizione ai raggi UV. Dovrebbe anche essere otticamente trasparente, con bassa resistenza termica e alta resistenza elettrica.
L'EVA (etilene vinil acetato) 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, consentendo 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 del modulo fotovoltaico è la superficie posteriore del modulo. I suoi requisiti principali sono una bassa resistenza termica e la capacità di tenere fuori l'acqua o il vapore acqueo. I moduli a vetro singolo utilizzano tipicamente una pellicola polimerica come foglio posteriore, mentre i moduli a doppio vetro utilizzano invece il 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 la corrente viene raccolta e trasportata
Il nastro fotovoltaico, un nastro di rame stagnato, è principalmente suddiviso in nastro di interconnessione e nastro di bus. Il nastro di interconnessione collega le celle all'interno di un modulo; viene saldato direttamente alle barre conduttrici sulla superficie della cella da una macchina stringatrice, conducendo e raccogliendo la corrente da ciascuna cella. Il nastro di bus collega le stringhe di celle all'interno di un modulo; viene saldato ai nastri di interconnessione e raccoglie la corrente prodotta dalle celle nella scatola di giunzione.
La base del nastro fotovoltaico è in rame metallico, rivestito con un sottile strato di stagno. La base in 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 la base di rame con stagno conferisce al nastro una buona saldabilità e permette al nastro di interconnessione di legarsi saldamente alle barre collettrici 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 bus interno e collega il modulo al circuito esterno. Necessita di 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 agli agenti atmosferici, 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 al modulo di rompersi 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, in modo che un fissaggio adeguato offra la migliore resistenza al carico, scalando da singoli supporti a schiere integrate e aumentando la capacità meccanica dell'intero sistema della centrale elettrica.
Sigillante
Tenere fuori l'umidità
Il sigillante viene utilizzato per incollare la scatola di giunzione al retro del modulo fotovoltaico, mantenendo lo spazio tra di loro a tenuta stagna e migliorando la resistenza agli agenti atmosferici 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 quanto bene i suoi materiali stratificati, dal vetro frontale al sigillante, lavorano insieme come un unico sistema.
