Introduktion

De flesta fotovoltaiska moduler är byggda av ett fåtal kärnmaterial. En typisk solcellsmodul består av frontmaterial, solceller, kapslingsmaterial, bakmaterial, ramen och några stödjande delar. Varje lager har sin egen uppgift, och tillsammans avgör de hur väl modulen presterar och hur länge den håller. Låt oss gå igenom dem en efter en.

Frontmaterial

Vad det gör och varför glas vinner

Frontmaterialet på en PV-modul måste ha hög transmittans över det våglängdsområde som solcellerna kan använda, samt ett lågt brytningsindex, så att solljus absorberas så effektivt som möjligt. Utöver transmission och reflektion bör frontmaterialet vara ogenomträngligt för vatten, ha god slagmotstånd, vara stabilt vid långvarig UV-exponering och ha lågt termiskt motstånd för att förhindra att vatten eller vattenånga korroderar metallkontakterna och förbindningarna, vilket skulle förkorta modulens livslängd.

Eftersom moduler placeras utomhus och ofta utsätts för hårt väder som vind, sand, regn och snö, behöver frontmaterialet också en viss styvhet för att skydda cellerna inuti från yttre stötar.

Det finns flera alternativ för frontytan, inklusive akryl, polymerer och glas. Det vanligaste valet är härdat lågjärnsglas, eftersom det är billigt, starkt, stabilt, mycket transparent, vattentätt, lufttätt och har god självrengörande förmåga.

Solceller

Hjärtat i elproduktionen

Solcellen är en av de viktigaste delarna av en PV-modul och bestämmer direkt modulens totala effekt. Det är en halvledarskiva som genererar elektricitet från solljus, och så länge vissa belysningsförhållanden är uppfyllda, avger cellen en spänning och producerar ström när den är ansluten i en krets.

Det finns många cellalternativ. Efter processteknik inkluderar de TOPCon, BC, HJT och andra. Efter storleksspecifikation finns 182, 183, 210 och fler. Även inom samma teknik och storlek klassificeras celler ytterligare efter verkningsgrad.

Inkapslingsmaterial

Bindningsskiktet som håller ihop allt

Inkapslingsmedlet ger vidhäftning mellan solcellerna och modulens fram- och baksidor. Det måste förbli stabilt under hög temperatur och stark UV-exponering. Det bör också vara optiskt transparent, med lågt termiskt motstånd och högt elektriskt motstånd.

EVA (eten-vinylacetat) är det vanligaste inkapslingsmedlet. Det kommer som en tunn film som läggs mellan cellerna och fram- och baksidorna, vilket bildar en sandwichstruktur. Denna sandwich värms sedan till 140-150°C under ett visst tryck under en tid, vilket gör att EVA polymeriserar och binder modulen. I bilden nedan är den halvgenomskinliga filmen över cellerna EVA.

Bakplan

Den skyddande baksidan

PV-baksidan är modulens baksida. Dess nyckelkrav är lågt termiskt motstånd och förmågan att hålla vatten eller vattenånga ute. Enkelglasmoduler använder vanligtvis en polymerfilm som baksida, medan dubbelglasmoduler använder glas istället, eftersom en transparent glasbaksida kan absorbera ljus som reflekteras från marken och öka effekten.

PV-band (tennbelagd kopparband)

Hur ström samlas in och transporteras

PV-bandet, ett tennbelagt kopparband, är huvudsakligen uppdelat i sammanlänkningsband och samlingsband. Sammanlänkningsbandet ansluter cellerna inuti en modul; det löds direkt på cellens ledande samlingsskenor av en stringermaskin, leder och samlar strömmen från varje cell. Samlingsbandet ansluter cellsträngarna i en modul; det löds på sammanlänkningsbanden och samlar strömmen som produceras av cellerna till kopplingsboxen.

Basen på PV-bandet är kopparmetall, belagd med ett tunt lager tenn. Kopparbasen erbjuder hög ledningsförmåga och lågt motstånd, vilket minskar modulens inre resistans och minskar effektförluster. Tennbeläggning behövs eftersom koppar har hög smältpunkt och dålig lödbarhet i sig; att belägga tenn på kopparbasen ger bandet god svetsbarhet och gör att anslutningsbandet fäster ordentligt på cellens samlingsskenor, vilket säkerställer god strömflöde.

Kopplingsbox

Bron till den externa kretsen

Kopplingsboxen överför ström på PV-modulen. Den ansluter till den interna samlingsskenan och kopplar modulen till den externa kretsen. Den behöver god elektrisk prestanda, och dess design och dimensioner måste uppfylla kraven från driftsmiljön, inklusive elektriska, mekaniska, värmebeständiga, korrosionsbeständiga och väderbeständiga krav, samtidigt som den inte utgör någon fara för användare eller miljö. Vanliga PV-modulkopplingsboxar använder MC4-snabbkontakter.

Ram

Styrka, tätning och enkel installation

Ramen tjänar flera syften. För det första skyddar den glaskanten och förhindrar att modulen spricker under yttre kraft. För det andra, i kombination med kanttätning, stärker den modulens tätningsprestanda. För det tredje förbättrar den avsevärt modulens totala mekaniska styrka. För det fjärde gör den modulen lättare att installera och transportera, och den fungerar som bärare som ansluter modulen till monteringsstrukturen, så att korrekt fixering ger bästa lastmotstånd, från enstaka fixturer till integrerade arrayer och ökar hela kraftstationssystemets mekaniska kapacitet.

Tätningsmedel

Håller fukt ute

Tätningsmedel används för att binda kopplingsboxen till PV-baksidan, vilket håller gapet mellan dem vattentätt och förbättrar modulens väderbeständighet. Det binder också modulen till ramen, vilket stärker anslutningen mellan de två och förhindrar att vattenånga tränger in i modulen.

Ooitechs syn

Ooitech tror: en solmoduls prestanda och livslängd beror på hur väl dess skiktade material, från frontglas till tätningsmedel, samverkar som ett system.