Material för solpanelsmoduler — Lager för lager

Snabbt svar: En solpanelsmodul är uppbyggd av åtta huvudmaterial, som var och en har en specifik uppgift i stapeln. Härdat frontglas av lågjärnshaltigt glas bär den optiska belastningen och skyddar cellerna. Inkapslingsmaterialet — vanligtvis EVA — binder samman lagren och håller fukt ute, och det tvärbinder vid cirka 150 °C under lamineringen. Solcellerna genererar strömmen. Ribbon förbinder dem, backsheet tätar baksidan mot UV och fukt, kopplingsdosan leder ut effekten och aluminiumramen ger mekanisk styrka och monteringsgränssnitt. Två mindre komponenter kompletterar listan: kanttätningen och de isolerande materialen inuti dosan. Varje material har en specifikation som är viktig — glasets transmittans, inkapslingsmaterialets gelinnehåll, backsheetets dielektriska hållfasthet — och en bristande överensstämmelse mellan två av dem visar sig senare som delaminering, korrosion eller ett misslyckat säkerhetstest.

PV-modultillverkning · av Jerry, Ooitech

Introduktion

Den optiska rollen hos täckglasets yta, och varför texturen specificeras snarare än är tillfällig, behandlas i varför solpanelglas är texturerat.

De flesta solcellsmoduler är byggda av en handfull kärnmaterial. En typisk solcellsmodul består av frontytmaterial, solceller, inkapslingsmaterial material, bakytmaterial, 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, tillsammans med ett lågt brytningsindex, så att solljus absorberas så effektivt som möjligt. Utöver transmission och reflektion bör frontmaterialet vara ogenomträngligt för vatten, ha god slagtålighet, förbli stabilt vid långvarig UV-exponering och ha lågt värmemotstånd 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 i en PV-modul och avgör direkt modulens totala effekt. Det är en halvledarskiva som genererar elektricitet från solljus, och så länge vissa belysningsförhållanden är uppfyllda, ger 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 graderas celler ytterligare efter effektivitet.

Inkapslingsmaterial

Bindningsskiktet som håller allt samman

Inkapslingsmedlet ger vidhäftning mellan solcellerna och modulens fram- och baksidor. Det måste förbli stabilt vid hög temperatur och stark UV-exponering. Det bör också vara optiskt transparent, med låg termisk resistans och hög elektrisk resistans.

EVA (etylen-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 samman. I bilden nedan är den halvtransparenta filmen över cellerna EVA.

Baksida

Den skyddande bakre ytan

PV-baksidan är modulens bakre yta. Dess nyckelkrav är låg termisk resistans 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 bidra till effektuttaget.

PV-band (tennbelagd kopparband)

Hur ström samlas in och transporteras

PV-bandet, ett tennbelagt kopparband, delas huvudsakligen in i sammankopplingsband och bussband. Sammankopplingsbandet förbinder cellerna inuti en modul; det löds direkt fast på de ledande bussarna på cellens yta av en stringermaskin, leder och samlar strömmen från varje cell. Bussbandet förbinder cellsträngarna inom en modul; det löds fast på sammankopplingsbanden och samlar strömmen som produceras av cellerna till kopplingsdosa.

Basen i PV-bandet är kopparmetall, belagd med ett tunt lager tenn. Kopparbasen erbjuder hög konduktivitet och låg resistans, vilket minskar modulens inre resistans och minskar effektförluster. Tennbeläggning behövs eftersom koppar har hög smältpunkt och dålig lödförmåga i sig; att belägga tenn på kopparbasen ger bandet god svetsbarhet och låter interconnector-bandet binda fast ordentligt på busbars på cellytan, vilket säkerställer god strömflöde.

Kopplingsbox

Bryggan till den externa kretsen

Kopplingsboxen överför ström på solpanelen. Den ansluter till den interna bussbandet och länkar modulen till den externa kretsen. Den behöver god elektrisk prestanda, och dess design och dimensioner måste uppfylla kraven i driftmiljön, inklusive elektriska, mekaniska, värmebeständiga, korrosionsbeständiga och väderbeständiga krav, samtidigt som den inte utgör någon risk för användare eller miljö. Vanliga kopplingsboxar för solpaneler använder MC4-snabbkopplingar.

Ram

Hållfasthet, 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 kanttätningsmedel, förstärker den modulens tätningsprestanda. För det tredje förbättrar den avsevärt modulens totala mekaniska hållfasthet. För det fjärde gör den modulen lättare att installera och transportera, och den fungerar som bärare som ansluter modulen till monteringsstrukturen, så att korrekt fastsättning ger bästa lastmotstånd, från enstaka fästen till integrerade arrayer, och ökar hela kraftstationens mekaniska kapacitet.

Tätningsmedel

Håller fukt ute

Tätningsmedel används för att binda kopplingsboxen till solpanelens baksida, 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 anser: en solmoduls prestanda och livslängd beror på hur väl dess skiktade material, från frontglas till tätningsmedel, samverkar som ett system.