Da quando la generazione di energia fotovoltaica ha iniziato ad essere applicata su larga scala nelle centrali elettriche, i produttori hanno cercato di ridurre i costi di produzione e di incrementare la capacità produttiva. Ciò ha portato allo sviluppo di celle solari sempre più grandi, dalle prime dimensioni di 125 mm × 125 mm a oltre 210 mm × 210 mm. Di conseguenza, la potenza dei moduli fotovoltaici di base è aumentata da oltre 100 W a oltre 700 W.
Tuttavia, con questo aumento di potenza, anche il peso dei moduli è cresciuto significativamente, raggiungendo circa 35 kg per modulo o 12,4 kg/m². Includendo le staffe di montaggio, il peso sale a circa 16 kg/m². Moduli così pesanti pongono delle sfide per l'installazione su tetti industriali e commerciali di grandi dimensioni, che spesso hanno una capacità portante limitata. Questa limitazione impedisce l'installazione di moduli tradizionali su tali tetti, creando un collo di bottiglia nello sviluppo del settore.
Sfide e innovazioni
Per ovviare a questo problema, la riduzione del peso degli imballaggi dei moduli è diventata una priorità. I moduli flessibili, in grado di adattarsi ai contorni di diverse superfici architettoniche, sono molto richiesti. I primi tentativi hanno previsto l'assottigliamento del vetro e l'ottimizzazione dei telai in lega di alluminio. Ad esempio, la riduzione dello spessore del vetro da 3,2 mm a 2,0 mm ha comportato una diminuzione del peso di circa 3 kg/m². Tuttavia, un vetro più sottile compromette la resistenza del modulo, rendendo necessarie dimensioni più ridotte per soddisfare gli standard di affidabilità, senza quindi risolvere il problema principale.
I moduli di grandi dimensioni con involucro in vetro risultano ancora ingombranti per l'installazione sui tetti e soggetti a rotture durante il trasporto e la costruzione, con conseguenti rischi per la sicurezza. Di conseguenza, i moduli con involucro in vetro sono più adatti per le centrali elettriche a terra.
La ricerca di materiali alternativi al vetro per l'incapsulamento dei moduli è in corso da tempo. I materiali di incapsulamento leggeri e dalle prestazioni migliorate hanno reso l'incapsulamento senza vetro una soluzione praticabile.
Progressi nei materiali leggeri
I primi moduli leggeri utilizzavano pellicole di fluoropolimero e pannelli posteriori in fibra di vetro come supporto, in sostituzione del vetro. Sebbene adatti a tetti impermeabili e flessibili (ad esempio, superfici rivestite in TPU con fissaggio adesivo), i pannelli posteriori erano ancora troppo spessi, lasciando il peso del modulo intorno agli 8 kg/m².
Negli ultimi anni, i progressi nei materiali compositi e nei polimeri modificati hanno permesso di raggiungere prestazioni di incapsulamento paragonabili a quelle del vetro. Questi materiali consentono ai moduli leggeri di soddisfare gli standard di settore per una durata operativa di 25 anni, offrendo prestazioni fotovoltaiche equivalenti a quelle dei moduli in vetro. Questa innovazione ha accelerato l'adozione di soluzioni di incapsulamento non in vetro, in particolare per le applicazioni su tetto, ampliando la portata degli impianti fotovoltaici.
