مواد اصلی ماژول‌های پنل خورشیدی: تفکیک کامل

مقدمه

بیشتر ماژول‌های فتوولتائیک از چند ماده اصلی ساخته شده‌اند. یک ماژول خورشیدی معمولی از مواد سطح جلو، سلول‌های خورشیدی، مواد محصورکننده، مواد سطح پشت، قاب و چند قطعه پشتیبان تشکیل شده است. هر لایه وظیفه خود را دارد و با هم تعیین می‌کنند که ماژول چقدر خوب عمل می‌کند و چقدر دوام می‌آورد. بیایید یکی یکی آن‌ها را بررسی کنیم.

مواد سطح جلو

عملکرد آن و چرا شیشه برنده است

مواد سطح جلوی یک ماژول PV باید دارای عبوردهی بالا در محدوده طول موج قابل استفاده توسط سلول‌های خورشیدی، همراه با ضریب شکست پایین باشد، تا نور خورشید تا حد امکان به طور کارآمد جذب شود. فراتر از عبور و بازتاب، مواد جلو باید در برابر آب نفوذناپذیر، مقاومت ضربه‌ای خوب، پایداری در برابر اشعه UV طولانی مدت و مقاومت حرارتی پایین برای جلوگیری از خوردگی کنتاکت‌های فلزی و اتصالات توسط آب یا بخار آب داشته باشد که عمر مفید ماژول را کاهش می‌دهد.

از آنجایی که ماژول‌ها در فضای باز قرار می‌گیرند و اغلب با آب و هوای سخت مانند باد، شن، باران و برف مواجه می‌شوند، مواد جلو همچنین نیاز به سفتی خاصی برای محافظت از سلول‌های داخل در برابر ضربه خارجی دارند.

چندین گزینه برای سطح جلو وجود دارد، از جمله اکریلیک، پلیمرها و شیشه. رایج‌ترین انتخاب، شیشه سکوریت کم آهن است، زیرا کم هزینه، محکم، پایدار، بسیار شفاف، ضد آب، هوابند و دارای عملکرد خود تمیز شوندگی خوبی است.

سلول‌های خورشیدی

قلب تولید برق

سلول خورشیدی یکی از مهم‌ترین بخش‌های یک ماژول PV است و به طور مستقیم توان خروجی کلی ماژول را تعیین می‌کند. این یک ویفر نیمه‌هادی است که از نور خورشید برق تولید می‌کند و تا زمانی که شرایط نوری خاصی برآورده شود، سلول ولتاژ خروجی می‌دهد و هنگام اتصال در مدار جریان تولید می‌کند.

گزینه‌های سلولی زیادی وجود دارد. از نظر فناوری فرآیند شامل TOPCon، BC، HJT و موارد دیگر است. از نظر مشخصات اندازه، 182، 183، 210 و بیشتر وجود دارد. حتی در همان فناوری و اندازه، سلول‌ها بر اساس بازده بیشتر درجه‌بندی می‌شوند.

ماده کپسوله‌کننده

لایه چسبنده‌ای که همه چیز را کنار هم نگه می‌دارد

کپسوله‌کننده چسبندگی بین سلول‌های خورشیدی و سطوح جلو و پشت ماژول را فراهم می‌کند. باید در دمای بالا و تابش شدید UV پایدار بماند. همچنین باید از نظر نوری شفاف، با مقاومت حرارتی کم و مقاومت الکتریکی بالا باشد.

EVA (اتیلن وینیل استات) رایج‌ترین کپسوله‌کننده مورد استفاده است. این ماده به صورت یک فیلم نازک است که بین سلول‌ها و سطوح جلو و پشت قرار می‌گیرد و ساختاری ساندویچی تشکیل می‌دهد. سپس این ساندویچ تا دمای 140-150 درجه سانتی‌گراد تحت فشار معینی برای مدتی گرم می‌شود تا EVA پلیمریزه شده و ماژول را بچسباند. در تصویر زیر، فیلم نیمه شفاف روی سلول‌ها EVA است.

پشتی

سطح پشتی محافظ

پشتی PV سطح پشتی ماژول است. الزامات کلیدی آن مقاومت حرارتی کم و توانایی جلوگیری از ورود آب یا بخار آب است. ماژول‌های تک شیشه معمولاً از یک فیلم پلیمری به عنوان پشتی استفاده می‌کنند، در حالی که ماژول‌های دو شیشه به جای آن از شیشه استفاده می‌کنند، زیرا پشت شیشه شفاف می‌تواند نور منعکس شده از زمین را جذب کرده و به توان خروجی بیافزاید.

نوار PV (نوار مسی با روکش قلع)

چگونگی جمع‌آوری و حمل جریان

نوار PV، یک نوار مسی با روکش قلع، عمدتاً به نوار اتصال و نوار باس تقسیم می‌شود. نوار اتصال سلول‌ها را در داخل یک ماژول به هم متصل می‌کند؛ این نوار مستقیماً توسط دستگاه استرینگر به باسبارهای رسانا روی سطح سلول لحیم می‌شود و جریان هر سلول را هدایت و جمع‌آوری می‌کند. نوار باس رشته‌های سلول را در یک ماژول به هم متصل می‌کند؛ این نوار به نوارهای اتصال لحیم می‌شود و جریان تولید شده توسط سلول‌ها را در جعبه اتصال جمع‌آوری می‌کند.

پایه نوار PV از فلز مس ساخته شده است که با لایه نازکی از قلع پوشانده شده است. پایه مسی رسانایی بالا و مقاومت پایینی دارد که مقاومت داخلی ماژول را کاهش داده و تلفات توان را کاهش می‌دهد. پوشش قلع ضروری است زیرا مس نقطه ذوب بالایی دارد و قابلیت لحیم‌کاری ضعیفی دارد؛ پوشش قلع روی پایه مسی به نوار قابلیت جوش‌پذیری خوبی می‌دهد و نوار اتصال را محکم به باسبارهای سطح سلول متصل می‌کند و جریان خوب را تضمین می‌کند.

جعبه اتصال

پل به مدار خارجی

جعبه اتصال جریان ماژول PV را منتقل می‌کند. به نوار داخلی متصل شده و ماژول را به مدار خارجی متصل می‌کند. نیاز به عملکرد الکتریکی خوب دارد و طراحی و ابعاد آن باید با نیازهای محیط عملیاتی از جمله الزامات الکتریکی، مکانیکی، مقاوم در برابر حرارت، خوردگی و آب و هوا مطابقت داشته باشد و هیچ آسیبی به کاربران یا محیط زیست وارد نکند. جعبه‌های اتصال رایج ماژول PV از کانکتورهای سریع MC4 استفاده می‌کنند.

قاب

استحکام، آب‌بندی و نصب آسان

قاب چندین هدف را دنبال می‌کند. اول، از لبه شیشه محافظت کرده و از ترک خوردن ماژول تحت نیروی خارجی جلوگیری می‌کند. دوم، همراه با درزگیر لبه، عملکرد آب‌بندی ماژول را تقویت می‌کند. سوم، استحکام مکانیکی کلی ماژول را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. چهارم، نصب و حمل و نقل ماژول را آسان‌تر می‌کند و به عنوان حامل اتصال ماژول به ساختار نصب عمل می‌کند، به طوری که تثبیت مناسب بهترین مقاومت در برابر بار را فراهم می‌کند، از فیکسچرهای تکی تا آرایه‌های یکپارچه مقیاس‌پذیر است و قابلیت مکانیکی کل سیستم نیروگاه را افزایش می‌دهد.

درزگیر

جلوگیری از ورود رطوبت

درزگیر برای چسباندن جعبه اتصال به پشتی PV استفاده می‌شود و شکاف بین آنها را ضد آب نگه می‌دارد و مقاومت ماژول در برابر آب و هوا را بهبود می‌بخشد. همچنین ماژول را به قاب می‌چسباند و اتصال بین آنها را تقویت کرده و از ورود بخار آب به ماژول جلوگیری می‌کند.

دیدگاه Ooitech

Ooitech معتقد است: عملکرد و طول عمر یک ماژول خورشیدی به نحوه همکاری مواد لایه‌ای آن، از شیشه جلو تا درزگیر، به عنوان یک سیستم بستگی دارد.