Материалы солнечных панелей — слой за слоем
Содержание
Краткий ответ: Солнечная панель состоит из восьми основных материалов, каждый из которых выполняет определённую функцию в слоистой структуре. Закалённое низкожелезистое фронтальное стекло несёт оптическую нагрузку и защищает ячейки. Инкапсулянт — обычно EVA — связывает слои и не пропускает влагу, и он сшивается при температуре около 150 °C во время ламинации. Солнечные ячейки генерируют ток. Шина соединяет их, задний лист герметизирует заднюю сторону от УФ-излучения и влаги, распределительная коробка выводит энергию, а алюминиевая рама обеспечивает механическую прочность и интерфейс для монтажа. Два меньших элемента завершают список: краевой герметик и изоляционные материалы внутри коробки. Каждый материал имеет важные характеристики — пропускание стекла, содержание геля в инкапсулянте, электрическая прочность заднего листа — и несоответствие между любыми двумя из них позже проявляется как расслоение, коррозия или неудачный тест на безопасность.
Производство PV-модулей · от Джерри, Ooitech
Введение
Оптическая роль поверхности покровного стекла и причина, по которой текстура задаётся, а не является случайной, рассматриваются в почему стекло солнечной панели имеет текстуру.
Большинство фотоэлектрических модулей изготавливаются из нескольких основных материалов. Типичный солнечный модуль состоит из материала лицевой поверхности, солнечных элементов, инкапсулянт материала, материала тыльной поверхности, рамы и нескольких вспомогательных деталей. Каждый слой выполняет свою задачу, и вместе они определяют, насколько хорошо работает модуль и как долго он служит. Давайте рассмотрим их по порядку.
Лицевой материал
Что он делает и почему стекло выигрывает
Лицевой материал фотоэлектрического модуля должен обладать высокой пропускной способностью в диапазоне длин волн, используемых солнечными элементами, а также низким показателем преломления, чтобы солнечный свет поглощался максимально эффективно. Помимо пропускания и отражения, лицевой материал должен быть водонепроницаемым, обладать хорошей ударопрочностью, сохранять стабильность при длительном воздействии ультрафиолета и иметь низкое тепловое сопротивление, чтобы предотвратить коррозию металлических контактов и межсоединений водой или водяным паром, 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 лицевой поверхности, включая акрил, полимеры и стекло. Наиболее распространенным выбором является закаленное низкожелезистое стекло, поскольку оно недорогое, прочное, стабильное, высокопрозрачное, водонепроницаемое, воздухонепроницаемое и обладает хорошими самоочищающимися свойствами.
Солнечные элементы
Сердце генерации энергии
Солнечный элемент является одной из самых важных частей фотоэлектрического модуля и напрямую определяет общую выходную мощность модуля. Это полупроводниковая пластина, которая генерирует электричество из солнечного света, и при соблюдении определенных условий освещения элемент выдает напряжение и производит ток при подключении в цепь.
Существует множество вариантов элементов. По технологии производства они включают TOPCon, BC, HJT и другие. По размеру существуют 182, 183, 210 и другие. Даже в рамках одной технологии и размера элементы дополнительно классифицируются по эффективности.
Материал инкапсулянта
Связующий слой, который скрепляет все вместе
Инкапсулянт обеспечивает адгезию между солнечными элементами и передней и задней поверхностями модуля. Он должен оставаться стабильным при высоких температурах и сильном ультрафиолетовом излучении. Он также должен быть оптически прозрачным, с низким тепловым сопротивлением и высоким электрическим сопротивлением.
ЭВА (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 ЭВА полимеризоваться и скрепить модуль. На изображении ниже полупрозрачная пленка над элементами - это ЭВА.
Задняя пленка (бэксит)
Защитная задняя поверхность
Задняя пленка фотоэлектрического модуля - это задняя поверхность модуля. Ее ключевые требования - низкое тепловое сопротивление и способность удерживать воду или водяной пар. Одностекольные модули обычно используют полимерную пленку в качестве задней поверхности, в то время как двустекольные модули используют стекло, поскольку прозрачная стеклянная задняя поверхность может поглощать свет, отраженный от земли, и увеличивать выходную мощность.
Фотоэлектрическая лента (луженая медная лента)
Как собирается и переносится ток
Фотовольтаическая лента, медная лента с оловянным покрытием, в основном делится на соединительную ленту и шинную ленту. Соединительная лента соединяет элементы внутри модуля; она припаивается непосредственно к проводящим 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, производимый элементами, в распределительная коробка.
Основа фотоэлектрической ленты - медный металл, покрытый тонким слоем олова. Медная основа обеспечивает высокую проводимость и низкое сопротивление, снижая внутреннее сопротивление модуля и уменьшая потери мощности. Покрытие оловом необходимо, потому что медь имеет высокую температуру плавления и плохую паяемость сама по себе; нанесение олова на медную основу придает ленте хорошую свариваемость и позволяет соединительной ленте прочно связываться с шинами на поверхности элемента, обеспечивая хороший ток.
Распределительная коробка
Мост к внешней цепи
Распределительная коробка передает ток на фотоэлектрическом модуле. Она соединяется с внутренней шинной лентой и связывает модуль с внешней цепью. 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 разъемы MC4.
Рама
Прочность, герметичность и простота установки
Рама служит нескольким целям. Во-первых, она защищает кромку стекла и предотвращает растрескивание модуля под воздействием внешних сил. Во-вторых, в сочетании с герметиком для кромок 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 правильное крепление обеспечивает наилучшую устойчивость к нагрузкам, от отдельных креплений до интегрированных массивов, повышая механические возможности всей системы электростанции.
Герметик
Защита от влаги
Герметик используется для склеивания распределительной коробки с задней пленкой фотоэлектрического модуля, обеспечивая водонепроницаемость зазора между ними и повышая атмосферостойкость модуля. Он также склеивает модуль с рамой, усиливая 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.
