Основные материалы солнечных панелей: полный разбор
Содержание
Введение
Большинство фотоэлектрических модулей состоят из нескольких основных материалов. Типичный солнечный модуль состоит из лицевого материала, солнечных элементов, инкапсулянта, заднего материала, рамы и нескольких вспомогательных частей. Каждый слой выполняет свою функцию, и вместе они определяют, насколько хорошо модуль работает и как долго служит. Давайте рассмотрим их по порядку.
Лицевой материал
Что он делает и почему стекло выигрывает
Лицевой материал фотоэлектрического модуля должен иметь высокую пропускаемость в диапазоне длин волн, используемых солнечными элементами, а также низкий показатель преломления, чтобы солнечный свет поглощался максимально эффективно. Помимо пропускания и отражения, лицевой материал должен быть водонепроницаемым, обладать хорошей ударопрочностью, сохранять стабильность при длительном воздействии УФ-излучения и иметь низкое тепловое сопротивление, чтобы предотвратить коррозию металлических контактов и соединений под воздействием воды или водяного пара, что сократило бы срок службы модуля.
Поскольку модули находятся на открытом воздухе и часто подвергаются воздействию суровых погодных условий, таких как ветер, песок, дождь и снег, лицевой материал также должен обладать определенной жесткостью, чтобы защитить элементы внутри от внешних воздействий.
Существует несколько вариантов лицевого материала, включая акрил, полимеры и стекло. Наиболее распространенным выбором является закаленное низкожелезистое стекло, так как оно недорогое, прочное, стабильное, высокопрозрачное, водонепроницаемое, герметичное и обладает хорошими самоочищающимися свойствами.
Солнечные элементы
Сердце генерации энергии
Солнечный элемент — одна из важнейших частей фотоэлектрического модуля, напрямую определяющая его общую выходную мощность. Это полупроводниковая пластина, которая генерирует электричество из солнечного света, и при соблюдении определенных условий освещения элемент выдает напряжение и создает ток при подключении в цепь.
Существует множество вариантов элементов. По технологии производства они включают TOPCon, BC, HJT и другие. По размеру бывают 182, 183, 210 и более. Даже в рамках одной технологии и размера элементы дополнительно сортируются по эффективности.
Материал инкапсулянта
Связующий слой, скрепляющий все вместе
Инкапсулянт обеспечивает адгезию между солнечными элементами и передней и задней поверхностями модуля. Он должен оставаться стабильным при высоких температурах и сильном УФ-излучении. Также он должен быть оптически прозрачным, с низким тепловым сопротивлением и высоким электрическим сопротивлением.
EVA (этиленвинилацетат) является наиболее часто используемым инкапсулянтом. Он поставляется в виде тонкой пленки, которая укладывается между элементами и передней и задней поверхностями, образуя сэндвич-структуру. Затем этот сэндвич нагревается до 140-150°C под определенным давлением в течение некоторого времени, что позволяет EVA полимеризоваться и скрепить модуль. На изображении ниже полупрозрачная пленка над элементами — это EVA.
Задняя подложка
Защитная задняя поверхность
Фотоэлектрическая задняя подложка — это задняя поверхность модуля. Ее ключевые требования: низкое тепловое сопротивление и способность не пропускать воду или водяной пар. В одностекольных модулях обычно используется полимерная пленка в качестве задней подложки, тогда как в двустекольных модулях вместо нее используется стекло, поскольку прозрачная стеклянная задняя поверхность может поглощать свет, отраженный от земли, и увеличивать выходную мощность.
PV-лента (луженая медная лента)
Как собирается и передается ток
PV-лента, луженая медная лента, в основном делится на соединительную ленту и шинную ленту. Соединительная лента соединяет элементы внутри модуля; она припаивается непосредственно к токопроводящим шинам на поверхности элемента с помощью стрингерной машины, проводя и собирая ток от каждого элемента. Шинная лента соединяет цепочки элементов внутри модуля; она припаивается к соединительным лентам и собирает ток, вырабатываемый элементами, в распределительную коробку.
Основа PV-ленты — медный металл, покрытый тонким слоем олова. Медная основа обеспечивает высокую проводимость и низкое сопротивление, снижая внутреннее сопротивление модуля и уменьшая потери мощности. Оловянное покрытие необходимо, так как медь имеет высокую температуру плавления и плохую паяемость; нанесение олова на медную основу придает ленте хорошую свариваемость и позволяет соединительной ленте прочно прикрепляться к шинам на поверхности ячейки, обеспечивая хороший ток.
Распределительная коробка
Мост к внешней цепи
Распределительная коробка передает ток от фотоэлектрического модуля. Она соединяется с внутренней шиной и подключает модуль к внешней цепи. Она должна обладать хорошими электрическими характеристиками, а ее конструкция и размеры должны соответствовать требованиям рабочей среды, включая электрические, механические, термостойкие, коррозионностойкие и атмосферостойкие требования, не причиняя вреда пользователям или окружающей среде. В распространенных распределительных коробках фотоэлектрических модулей используются быстросъемные соединители MC4.
Рама
Прочность, герметичность и удобство монтажа
Рама выполняет несколько функций. Во-первых, она защищает край стекла и предотвращает растрескивание модуля под воздействием внешних сил. Во-вторых, в сочетании с герметиком кромки она усиливает герметичность модуля. В-третьих, она значительно повышает общую механическую прочность модуля. В-четвертых, она облегчает установку и транспортировку модуля, а также служит носителем, соединяющим модуль с монтажной конструкцией, так что правильная фиксация обеспечивает наилучшую нагрузочную способность, масштабируемую от отдельных креплений до интегрированных массивов, повышая механические возможности всей электростанции.
Герметик
Защита от влаги
Герметик используется для склеивания распределительной коробки с задней панелью фотоэлектрического модуля, обеспечивая водонепроницаемость зазора между ними и повышая атмосферостойкость модуля. Он также склеивает модуль с рамой, укрепляя соединение между ними и предотвращая проникновение водяного пара внутрь модуля.
Мнение Ooitech
Ooitech считает: производительность и срок службы солнечного модуля зависят от того, насколько хорошо его слоистые материалы, от лицевого стекла до герметика, работают вместе как единая система.
