С тех пор как фотоэлектрическая энергетика начала широко применяться на электростанциях, производители стремились снизить производственные затраты и увеличить масштабы производства. Это привело к разработке все более крупных солнечных элементов, от ранних размеров 125 мм × 125 мм до более чем 210 мм × 210 мм. В результате мощность базовых фотоэлектрических модулей увеличилась со 100 Вт и более до более чем 700 Вт и более.
Однако с увеличением мощности значительно возрос и вес модулей, достигнув примерно 35 кг на модуль или 12,4 кг/м². С учетом монтажных кронштейнов вес увеличивается до 16 кг/м². Такие тяжелые модули создают проблемы при установке на больших пролетах промышленных и коммерческих крыш, которые часто имеют ограниченную несущую способность. Это ограничение препятствует установке традиционных модулей на таких крышах, создавая узкое место в развитии отрасли.
Вызовы и инновации
Для решения этой проблемы ключевым направлением стало снижение веса модульной упаковки. Высокий спрос вызывают гибкие модули, способные адаптироваться к контурам различных архитектурных поверхностей. Первоначальные попытки включали истончение стекла и оптимизацию рам из алюминиевого сплава. Например, уменьшение толщины стекла с 3,2 мм до 2,0 мм снизило вес примерно на 3 кг/м². Однако более тонкое стекло снижает прочность модуля, что требует уменьшения его размеров для соответствия стандартам надежности, и, таким образом, не решает основную проблему.
Крупномасштабные модули со стеклянной оболочкой по-прежнему неудобны для установки на крышах и подвержены повреждениям во время транспортировки и строительства, что создает риски для безопасности. В результате модули со стеклянным корпусом лучше подходят для наземных электростанций.
Поиск альтернативных материалов для замены стекла в упаковке модулей продолжается. Легкие герметизирующие материалы с улучшенными характеристиками сделали упаковку без использования стекла жизнеспособным решением.
Достижения в области легких материалов
В первых облегченных модулях для поддержки использовались фторполимерные пленки и стекловолоконные задние пластины, заменившие стекло. Хотя они подходили для водонепроницаемых и гибких крыш (например, поверхностей с покрытием из ТПУ и клеевым креплением), задние пластины все еще были слишком толстыми, в результате чего вес модуля составлял около 8 кг/м².
В последние годы достижения в области композитных материалов и модифицированных полимеров позволили добиться характеристик инкапсуляции, сопоставимых со стеклом. Эти материалы позволяют создавать легкие модули, соответствующие отраслевым стандартам, с 25-летним сроком службы, обеспечивая фотоэлектрическую эффективность, эквивалентную стеклянным модулям. Этот прорыв ускорил внедрение решений по упаковке без использования стекла, особенно для применения на крышах, расширив возможности фотоэлектрических установок.
