Varför solpanelglas är texturerat, inte slätt
Innehållsförteckning
Titta noga på framsidan av en solmodul och glaset är inte den släta skiva du hittar i ett fönster. Det är täckt av oregelbundna gropar. De flesta antar att detta är ett tillverkningsfel. Det är en av de mer noggrant konstruerade ytorna i hela modulen.
PV-material · Modulglas · av Jerry, Ooitech
1. En konstruerad yta, inte en defekt
Fig. 1: Modulens frontglas under reflekterat ljus. Det markerade området visar den oregelbundna gropigheten som ger ytan dess karakteristiska utseende. Mönstret är avsiktligt, och det är vad som förvandlar en spegel till en ljussamlare.
Strukturen har två ytor med olika specifikationer. Den yttre ytan, den som är i kontakt med luft, är en texturerad yta av oregelbundna gropar i mikronskala. Den inre ytan, den som är bunden till inkapslingsmaterialet, har ett regelbundet präglat mönster. Tillsammans är de anledningen till att en modulframsida ser lätt dimmig ut snarare än glasig, och båda finns där av optiska skäl.
2. Skäl ett: Att minska reflektionsförlusten
Slätt glas beter sig som en partiell spegel. Omkring 8 procent av solljuset som når en polerad yta reflekteras rakt tillbaka upp i himlen och når aldrig cellen. På en modul är det 8 procent av energin du betalade för att generera, förlorad i det yttersta lagret innan något annat händer.
Den texturerade yttre ytan bryter upp detta. Bulor i mikronskala sprider den inkommande strålen så att ljus som anländer i en flack vinkel omdirigeras snarare än studsar bort, och en del av det böjs in i cellen istället för bort från den. Samma mekanism förlänger den optiska vägen inuti modulen, vilket ger kisel mer möjlighet att absorbera det som redan har kommit in.
Fig. 2: En nära vy av glasytan. I denna skala upplöses gropigheten till ett tätt, regelbundet mikromönster. Spridning och transmission beror båda på geometrin hos dessa egenskaper, vilket är varför mönstret specificeras snarare än lämnas åt slumpen.
3. Skäl två: Att sprida ljus över cellen
En andra uppgift är enhetlighet. Om ljus anländer ojämnt arbetar vissa regioner i cellen hårdare än andra och modulen fungerar under summan av sina delar. Kombinationen av en texturerad yttre yta och en mönstrad inre yta sprider det inkommande ljuset jämnare över cellens yta, så det belysta området används mer fullständigt och omvandlingseffektiviteten förbättras.
Detta spelar större roll än det låter på multi-cut- och shingled-format, där celler är uppdelade i mindre bitar. Ojämn belysning samverkar med hur dessa bitar är sammankopplade, och anledningen till att multi-cut-moduler beter sig annorlunda under delvis skugga täcks i vår analys av multi-cut-skuggtålighet.
4. Skäl tre: Ljus som anländer i en vinkel
Solljus är vinkelrätt mot en modul bara en kort del av dagen. På morgonen, på kvällen och under vintern anländer ljuset i en uttalad vinkel, och det är där en präglad yta skiljer sig från en slät.
När infallsvinkeln ökar stiger transmissionen för präglat glas relativt slätt glas snarare än att falla av lika skarpt. I praktiska termer återvinner modulen prestanda vid de tider på dygnet och året då en slät yta skulle förlora den. Eftersom en modul tillbringar större delen av sitt liv utanför toppvinkelrät instrålning är detta inte en marginell effekt.
5. Hur groparna faktiskt görs
Två processer producerar de två ytorna.
| Yta | Process | Resulterande struktur |
|---|---|---|
| Inre (inkapslingssidan) | Kalandrering när glaset lämnar ugnen: det smälta bandet passerar mellan valsar, varav en bär ett precisionsupphöjt mönster som pressas in i den halvsmälta ytan | Regelbundna arrayer av definierade former, vanligen pyramid-, hexagonal frustum- och quadrangular frustum-mönster |
| Yttre (luftsidan) | Kemisk etsning för att skapa randomiserade gropar, följt av en antireflekterande beläggning i nanoskala — vissa antireflexprodukter formar den yttre ytan genom kalandrering istället | Oregelbunden textur i mikronskala under ett poröst antireflekterande lager |
Det inre mönstret är deterministiskt: valsgeometrin överförs till glaset, så formen och avståndet mellan groparna bestäms av verktyg snarare än av slumpen. Den yttre ytan är avsiktligt slumpmässig, eftersom en randomiserad textur sprider brett istället för att diffraktera i specifika riktningar. Ovanpå den yttre texturen sitter en antireflekterande beläggning, vanligen baserad på porös kisel, som använder en kontrollerad porstruktur för att minska reflektionen ytterligare och öka transmissionen.
Fig. 3: Det präglade mönstret på glaset i detalj. Eftersom det överförs från en mönstrad vals är geometrin repeterbar från skiva till skiva — vilket är vad som gör att en glasspecifikation kan ange ett mönster snarare än en råhet.
6. Samma knep någon annanstans i modulen
När du väl vet vad du ska leta efter dyker samma designprincip upp på flera ställen.
- Dubbelglasiga baksidesark. Bakglaset i en dubbelglasig modul har en jämförbar ytbehandling, av samma anledning: ljus som når baksidan av en bifacial modul måste släppas in, inte reflekteras.
- Flexibla och vikbara moduler. Portabla och vikbara paneler använder en gropig ytstruktur på sin främre skiva för att uppnå en liknande spridningseffekt utan styvt glas.
- ETFE-framskivor. Fluorpolymerfrontskivor levereras med en matt yta som spelar samma antireflekterande roll i lätta moduler.
- Frontpassiveringsfilmer. Optiska och passiverande funktioner kombineras också på cellnivå, som i fallet med TOPCon-frontfilm SiNx, där valet av film direkt omvandlas till modulwatt.
7. Vad du bör kontrollera när du specificerar modulglas
Eftersom den optiska fördelen kommer från ytan snarare än från själva glasmassan är en glasspecifikation som bara anger tjocklek och härdning ofullständig. Fem egenskaper bär prestandan.
| Egenskap | Varför det spelar roll |
|---|---|
| Järnhalt | Lågjärnglas höjer baslinjetransmissionen. Vanligt floatglas absorberar i det synliga området och kostar dig effekt innan någon ytbehandling har applicerats. |
| Yttre textur | Bestämmer reflektions- och spridningsbeteendet, och därmed hur mycket av det infallande ljuset som når cellen. |
| Inre präglat mönster | Påverkar ljusfördelningen över cellen och lamineringsbeteendet. Mönstergeometrin överförs från verktyg, så den är reproducerbar och bör specificeras. |
| Antireflekterande beläggning | Ger det sista tillskottet av transmission. Beläggningens hållbarhet är lika viktig som dess initiala prestanda, eftersom den utsätts för väder i 25 år. |
| Härdningskvalitet | Strukturell snarare än optisk, men ett glas som misslyckas mekaniskt tar den optiska prestandan med sig. Se hur man avgör om sprickbildning i semihärdat glas är spontan krossning. |
Ooitech levererar modulglas tillsammans med resten av materiallistan, inklusive EVA-, POE- och EPE-inkapslingsfilmer, band, tätningsmedel och ramar, vilket innebär att glas och inkapslingsmaterial kan matchas istället för att köpas in separat. Själva glasspecifikationen finns på vår produktsida för solglas, och hela materiallistan beskrivs i huvudmaterial för solpanelsmoduler.
FAQ
Är den grova ytan på solpanelsglas en defekt?
Nej. Det är en designad optisk struktur. Den yttre ytan är en texturerad yta av oregelbundna mikrometerskala gropar och den inre ytan bär ett regelbundet präglat mönster. Båda är specificerade för att öka mängden ljus som når cellen istället för att reflekteras bort.
Hur mycket ljus reflekterar slätt glas?
En polerad glasyta reflekterar ungefär 8 procent av det infallande solljuset. På en modul sker den förlusten i det yttersta skiktet, innan något ljus når cellen, vilket är anledningen till att så mycket konstruktionsarbete läggs på ytan snarare än på glasmassan.
Hur produceras den mönstrade inre ytan?
Genom kalandrering. När glasbandet lämnar ugnen passerar det mellan valsar och en av dem bär ett precisionsupphöjt mönster som pressas in i den fortfarande halvsmälta ytan. Vanliga geometrier är pyramid-, hexagonal frustum- och fyrkantig frustum-arrayer. Eftersom mönstret kommer från valsen är det repeterbart från skiva till skiva.
Vad är den antireflekterande beläggningen gjord av?
Vanligtvis ett poröst kiseldioxidbaserat skikt som avsätts efter att den yttre ytan har etsats. Dess porstruktur är det som minskar reflektionen, så både materialet och porgeometrin spelar roll. Hållbarhet under UV, fukt och termisk cykling är lika viktig som den initiala transmissionsökningen.
Hjälper texturen på vintern och vid låga solvinklar?
Ja, och det är ett av dess starkare argument. Vid stora infallsvinklar transmitterar präglat glas proportionellt bättre än slätt glas, så modulen håller sig bättre på morgonen, på kvällen och under vintermånaderna när ljuset sällan kommer vinkelrätt mot ytan.
Använder bifaciala och flexibla moduler samma tillvägagångssätt?
Ja. Dubbelglasmoduler applicerar en jämförbar behandling på bakglaset så att ljus som når baksidan kan komma in. Flexibla och vikbara moduler använder en gropig fronttextur, och ETFE-frontskivor levereras med en matt yta som tjänar samma antireflekterande syfte utan styvt glas.
Slutliga tankar
Den gropiga ytan på modulglas är en bra påminnelse om att de billigaste vinsterna inom modultillverkning ofta är optiska snarare än elektriska. Att reflektera 8 procent av det inkommande ljuset bort kostar inget att åtgärda i glasspecifikationsstadiet och kan inte återvinnas någonstans nedströms. När du specificerar glas, ange järnhalt, yttre textur, inre mönster, antireflekterande beläggning och härdningsgrad tillsammans, och matcha inkapslingsmaterialet till det istället för att köpa de två oberoende av varandra. Om du sätter upp en materiallista för en ny linje, skicka oss modulformatet och glaset du överväger, så berättar vi vad den optiska specifikationen bör innehålla.
