Materialien von Solarpanel-Modulen — Schicht für Schicht

Kurze Antwort: Ein Solarmodul besteht aus acht Hauptmaterialien, die jeweils eine bestimmte Aufgabe im Schichtaufbau erfüllen. Gehärtetes eisenarmes Frontglas trägt die optische Last und schützt die Zellen. Das Einbettungsmaterial – üblicherweise EVA – verbindet die Schichten und hält Feuchtigkeit fern und vernetzt bei etwa 150 °C während der Laminierung. Die Solarzellen erzeugen den Strom. Ribbon verbindet sie, die Rückseitenfolie dichtet die Rückseite gegen UV und Feuchtigkeit ab, die Anschlussdose führt den Strom nach außen, und der Aluminiumrahmen sorgt für mechanische Festigkeit und die Montageschnittstelle. Zwei kleinere Elemente vervollständigen die Liste: das Randdichtmittel und die Isoliermaterialien im Inneren der Anschlussdose. Jedes Material hat eine Spezifikation, die wichtig ist – Glasdurchlässigkeit, Gelgehalt des Einbettungsmaterials, Durchschlagfestigkeit der Rückseitenfolie – und eine Nichtübereinstimmung zwischen zwei beliebigen von ihnen zeigt sich später als Delaminierung, Korrosion oder ein nicht bestandener Sicherheitstest.

PV-Modulfertigung · von Jerry, Ooitech

Einführung

Die optische Rolle der Abdeckglasoberfläche und warum die Textur spezifiziert und nicht zufällig ist, wird behandelt in warum Solarmodulglas strukturiert ist.

Die meisten Photovoltaikmodule bestehen aus einer Handvoll Kernmaterialien. Ein typisches Solarmodul setzt sich aus Frontscheibenmaterial, Solarzellen, Verkapselungsfolie -Material, Rückseitenmaterial, dem Rahmen und einigen wenigen Stützteilen zusammen. Jede Schicht hat ihre eigene Aufgabe, und gemeinsam bestimmen sie, wie gut das Modul funktioniert und wie lange es hält. Gehen wir sie der Reihe nach durch.

Frontmaterial

Was es tut und warum Glas gewinnt

Das Frontmaterial eines PV-Moduls muss eine hohe Durchlässigkeit im gesamten Wellenlängenbereich aufweisen, der von den Solarzellen genutzt werden kann, sowie einen niedrigen Brechungsindex, damit Sonnenlicht so effizient wie möglich absorbiert wird. Neben Transmission und Reflexion sollte das Frontmaterial wasserundurchlässig sein, eine gute Schlagfestigkeit haben, unter langfristiger UV-Einwirkung stabil bleiben und einen niedrigen Wärmewiderstand aufweisen, um zu verhindern, dass Wasser oder Wasserdampf die Metallkontakte und Verbindungen korrodiert, was die Lebensdauer des Moduls verkürzen würde.

Da Module im Freien stehen und oft rauem Wetter wie Wind, Sand, Regen und Schnee ausgesetzt sind, muss das Frontmaterial auch eine gewisse Steifigkeit aufweisen, um die inneren Zellen vor äußeren Einwirkungen zu schützen.

Es gibt mehrere Optionen für die Frontfläche, darunter Acryl, Polymere und Glas. Die häufigste Wahl ist gehärtetes eisenarmes Glas, da es kostengünstig, stark, stabil, hochtransparent, wasserdicht, luftdicht ist und eine gute Selbstreinigungseigenschaft bietet.

Solarzellen

Das Herz der Stromerzeugung

Die Solarzelle ist einer der wichtigsten Teile eines PV-Moduls und bestimmt direkt die Gesamtleistung des Moduls. Es ist ein Halbleiterwafer, der aus Sonnenlicht Strom erzeugt, und solange bestimmte Beleuchtungsbedingungen erfüllt sind, gibt die Zelle eine Spannung aus und erzeugt Strom, wenn sie in einen Stromkreis geschaltet wird.

Es gibt viele Zelloptionen. Nach Prozesstechnologie umfassen sie TOPCon, BC, HJT und andere. Nach Größenangabe gibt es 182, 183, 210 und mehr. Selbst innerhalb derselben Technologie und Größe werden Zellen weiter nach Effizienz eingeteilt.

Verkapselungsmaterial

Die Verbindungsschicht, die alles zusammenhält

Das Verkapselungsmittel sorgt für die Haftung zwischen den Solarzellen und der Vorder- und Rückseite des Moduls. Es muss bei hohen Temperaturen und starker UV-Einstrahlung stabil bleiben. Es sollte außerdem optisch transparent sein, einen geringen Wärmewiderstand und einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen.

EVA (Ethylen-Vinylacetat) ist das am häufigsten verwendete Verkapselungsmittel. Es wird als dünne Folie geliefert, die zwischen den Zellen und der Vorder- und Rückseite platziert wird und so eine Sandwichstruktur bildet. Dieses Sandwich wird dann für eine gewisse Zeit unter Druck auf 140-150°C erhitzt, wodurch das EVA polymerisiert und das Modul verbindet. Im Bild unten ist die halbtransparente Folie über den Zellen EVA.

Rückseitenfolie

Die schützende Rückseite

Die PV-Rückseitenfolie ist die Rückseite des Moduls. Ihre wichtigsten Anforderungen sind ein geringer Wärmewiderstand und die Fähigkeit, Wasser oder Wasserdampf fernzuhalten. Einfachglas-Module verwenden typischerweise eine Polymerfolie als Rückseitenfolie, während Doppelglas-Module stattdessen Glas verwenden, da eine transparente Glasrückseite vom Boden reflektiertes Licht absorbieren und zur Leistungsabgabe beitragen kann.

PV-Band (verzinntes Kupferband)

Wie Strom gesammelt und transportiert wird

Das PV-Band, ein zinnbeschichtetes Kupferband, wird hauptsächlich in Verbindungsband und Busband unterteilt. Das Verbindungsband verbindet die Zellen innerhalb eines Moduls; es wird direkt an die leitfähigen Busbars auf der Zelloberfläche von einer Stringer-Maschine gelötet und leitet und sammelt den Strom von jeder Zelle. Das Busband verbindet die Zellstrings innerhalb eines Moduls; es wird an die Verbindungsbänder gelötet und sammelt den von den Zellen erzeugten Strom in der Anschlussdose.

Die Basis des PV-Bandes besteht aus Kupfermetall, das mit einer dünnen Zinnschicht überzogen ist. Die Kupferbasis bietet hohe Leitfähigkeit und geringen Widerstand, wodurch der Innenwiderstand des Moduls reduziert und Leistungsverluste gesenkt werden. Eine Verzinnung ist erforderlich, da Kupfer einen hohen Schmelzpunkt hat und allein schlecht löten lässt; das Aufbringen von Zinn auf die Kupferbasis verleiht dem Band gute Lötbarkeit und ermöglicht eine feste Verbindung des Verbindungsbands mit den Busbars auf der Zelloberfläche, wodurch ein guter Stromfluss gewährleistet wird.

Anschlussdose

Die Brücke zum externen Stromkreis

Die Anschlussdose überträgt Strom auf dem PV-Modul. Sie verbindet das interne Bandkabel und verknüpft das Modul mit dem externen Stromkreis. Sie benötigt gute elektrische Eigenschaften, und ihre Konstruktion und Abmessungen müssen den Anforderungen der Betriebsumgebung entsprechen, einschließlich elektrischer, mechanischer, hitzebeständiger, korrosionsbeständiger und wetterfester Anforderungen, ohne Gefahr für Benutzer oder Umwelt darzustellen. Übliche PV-Modul-Anschlussdosen verwenden MC4-Schnellverbinder.

Rahmen

Festigkeit, Abdichtung und einfache Installation

Der Rahmen erfüllt mehrere Zwecke. Erstens schützt er die Glaskante und verhindert, dass das Modul unter äußerer Krafteinwirkung bricht. Zweitens verstärkt er in Kombination mit Randdichtmittel die Abdichtungseigenschaften des Moduls. Drittens verbessert er erheblich die gesamte mechanische Festigkeit des Moduls. Viertens erleichtert er die Installation und den Transport des Moduls und dient als Träger, der das Modul mit der Montagestruktur verbindet, sodass eine ordnungsgemäße Befestigung die beste Lastbeständigkeit bietet, von einzelnen Halterungen bis hin zu integrierten Arrays, und die mechanische Leistungsfähigkeit des gesamten Kraftwerkssystems steigert.

Dichtmittel

Feuchtigkeit fernhalten

Dichtmittel wird verwendet, um die Anschlussdose mit der PV-Rückseitenfolie zu verbinden, den Spalt zwischen ihnen wasserdicht zu machen und die Wetterbeständigkeit des Moduls zu verbessern. Es verbindet auch das Modul mit dem Rahmen, stärkt die Verbindung zwischen beiden und verhindert, dass Wasserdampf in das Modul eindringt.

Ooitechs Ansicht

Ooitech glaubt: Die Leistung und Lebensdauer eines Solarmoduls hängen davon ab, wie gut seine geschichteten Materialien, von Frontglas bis Dichtmittel, als ein System zusammenarbeiten.