Modulo celle solari

In generale, il modulo della cella solare è composto da cinque strati dall'alto verso il basso, tra cui vetro fotovoltaico, pellicola adesiva per imballaggio, chip cellulare, pellicola adesiva per imballaggio e backplane:

(1) Vetro fotovoltaico

A causa della scarsa resistenza meccanica della singola cella solare fotovoltaica, è facile da rompere;L'umidità e il gas corrosivo nell'aria ossideranno e arrugginiranno gradualmente l'elettrodo e non potranno resistere alle dure condizioni del lavoro all'aperto;Allo stesso tempo, la tensione di lavoro delle singole celle fotovoltaiche è solitamente piccola, il che è difficile da soddisfare le esigenze delle apparecchiature elettriche generali.Pertanto, le celle solari sono solitamente sigillate tra un pannello di imballaggio e un backplane mediante pellicola EVA per formare un modulo fotovoltaico indivisibile con imballaggio e connessione interna in grado di fornire l'uscita CC in modo indipendente.Diversi moduli fotovoltaici, inverter e altri accessori elettrici costituiscono il sistema di generazione di energia fotovoltaica.

Dopo che il vetro fotovoltaico che copre il modulo fotovoltaico è rivestito, può garantire una maggiore trasmissione della luce, in modo che la cella solare possa generare più elettricità;Allo stesso tempo, il vetro fotovoltaico temprato ha una maggiore resistenza, che può far sopportare alle celle solari una maggiore pressione del vento e una maggiore differenza di temperatura diurna.Pertanto, il vetro fotovoltaico è uno degli accessori indispensabili dei moduli fotovoltaici.

Le celle fotovoltaiche si dividono principalmente in celle in silicio cristallino e celle a film sottile.Il vetro fotovoltaico utilizzato per le celle in silicio cristallino adotta principalmente il metodo della calandratura, mentre il vetro fotovoltaico utilizzato per le celle a film sottile adotta principalmente il metodo float.

(2) Pellicola adesiva sigillante (EVA)

La pellicola adesiva per l'imballaggio della cella solare si trova al centro del modulo della cella solare, che avvolge il foglio della cella ed è incollata al vetro e alla piastra posteriore.Le funzioni principali del film adesivo per l'imballaggio delle celle solari includono: fornire un supporto strutturale per l'apparecchiatura della linea di celle solari, fornire il massimo accoppiamento ottico tra la cella e la radiazione solare, isolare fisicamente la cella e la linea e condurre il calore generato dalla cella, ecc. Pertanto, i prodotti in pellicola per imballaggio devono avere un'elevata barriera al vapore acqueo, un'elevata trasmissione della luce visibile, un'elevata resistività di volume, resistenza agli agenti atmosferici e prestazioni anti PID.

Attualmente, la pellicola adesiva EVA è il materiale per pellicole adesive più utilizzato per l'imballaggio di celle solari.A partire dal 2018, la sua quota di mercato è di circa il 90%.Ha più di 20 anni di storia delle applicazioni, con prestazioni del prodotto equilibrate e prestazioni ad alto costo.La pellicola adesiva POE è un altro materiale per pellicole adesive per imballaggi fotovoltaici ampiamente utilizzato.A partire dal 2018, la sua quota di mercato è di circa il 9% 5. Questo prodotto è un copolimero di etilene ottene, che può essere utilizzato per l'imballaggio di moduli solari a vetro singolo e doppio vetro, in particolare nei moduli a doppio vetro.Il film adesivo POE ha caratteristiche eccellenti come un'elevata barriera al vapore acqueo, un'elevata trasmissione della luce visibile, un'elevata resistività di volume, un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e prestazioni anti PID a lungo termine.Inoltre, l'esclusiva prestazione ad alta riflessione di questo prodotto può migliorare l'effettivo utilizzo della luce solare per il modulo, contribuire ad aumentare la potenza del modulo e può risolvere il problema del trabocco del film adesivo bianco dopo la laminazione del modulo.

(3) Chip della batteria

La cella solare al silicio è un tipico dispositivo a due terminali.I due terminali si trovano rispettivamente sulla superficie di ricezione della luce e sulla superficie di retroilluminazione del chip di silicio.

Il principio della generazione di energia fotovoltaica: quando un fotone colpisce un metallo, la sua energia può essere completamente assorbita da un elettrone nel metallo.L'energia assorbita dall'elettrone è abbastanza grande da superare la forza di Coulomb all'interno dell'atomo di metallo e compiere lavoro, fuoriuscire dalla superficie metallica e diventare un fotoelettrone.L'atomo di silicio ha quattro elettroni esterni.Se il silicio puro viene drogato con atomi con cinque elettroni esterni, come gli atomi di fosforo, diventa un semiconduttore di tipo N;Se il silicio puro viene drogato con atomi con tre elettroni esterni, come gli atomi di boro, si forma un semiconduttore di tipo P.Quando il tipo P e il tipo N vengono combinati, la superficie di contatto formerà una differenza di potenziale e diventerà una cella solare.Quando la luce solare colpisce la giunzione PN, la corrente scorre dal lato di tipo P al lato di tipo N, formando una corrente.

In base ai diversi materiali utilizzati, le celle solari possono essere suddivise in tre categorie: la prima categoria sono le celle solari in silicio cristallino, tra cui silicio monocristallino e silicio policristallino.La loro ricerca e sviluppo e l'applicazione sul mercato sono relativamente approfondite e la loro efficienza di conversione fotoelettrica è elevata, occupando la quota di mercato principale dell'attuale chip della batteria;La seconda categoria è costituita dalle celle solari a film sottile, che comprendono film, composti e materiali organici a base di silicio.Tuttavia, a causa della scarsità o della tossicità delle materie prime, della bassa efficienza di conversione, della scarsa stabilità e di altre carenze, sono raramente utilizzate sul mercato;La terza categoria sono le nuove celle solari, comprese le celle solari laminate, che sono attualmente in fase di ricerca e sviluppo e la tecnologia non è ancora matura.

Le principali materie prime delle celle solari sono il polisilicio (che può produrre barre di silicio monocristallino, lingotti di polisilicio, ecc.).Il processo produttivo comprende principalmente: pulizia e floccaggio, diffusione, incisione dei bordi, vetro al silicio defosforato, PECVD, serigrafia, sinterizzazione, collaudo, ecc.

La differenza e la relazione tra pannello fotovoltaico monocristallino e policristallino sono estese qui

Il cristallo singolo e il policristallino sono due percorsi tecnici dell'energia solare al silicio cristallino.Se il monocristallo viene paragonato a una pietra completa, il policristallino è una pietra fatta di pietrisco.A causa delle diverse proprietà fisiche, l'efficienza di conversione fotoelettrica del singolo cristallo è superiore a quella del policristallo, ma il costo del policristallo è relativamente basso.

L'efficienza di conversione fotoelettrica delle celle solari in silicio monocristallino è di circa il 18% e la più alta è del 24%.Questa è la più alta efficienza di conversione fotoelettrica di tutti i tipi di celle solari, ma il costo di produzione è elevato.Poiché il silicio monocristallino è generalmente confezionato con vetro temperato e resina impermeabile, è resistente e ha una durata di 25 anni.

Il processo di produzione delle celle solari in silicio policristallino è simile a quello delle celle solari in silicio monocristallino, ma l'efficienza di conversione fotoelettrica delle celle solari in silicio policristallino deve essere ridotta molto e la sua efficienza di conversione fotoelettrica è di circa il 16%.In termini di costo di produzione, è più economico delle celle solari in silicio monocristallino.I materiali sono facili da produrre, risparmiando il consumo energetico e il costo totale di produzione è basso.

Relazione tra monocristallo e policristallo: il policristallo è un monocristallo con difetti.

Con l'aumento delle offerte online senza sovvenzioni e la crescente scarsità di risorse terrestri installabili, la domanda di prodotti efficienti nel mercato globale è in aumento.L'attenzione degli investitori si è anche spostata dalla corsa precedente alla fonte originale, ovvero le prestazioni di generazione di energia e l'affidabilità a lungo termine del progetto stesso, che è la chiave per le future entrate della centrale elettrica.In questa fase, la tecnologia policristallina presenta ancora vantaggi in termini di costi, ma la sua efficienza è relativamente bassa.

Ci sono molte ragioni per la lenta crescita della tecnologia policristallina: da un lato, i costi di ricerca e sviluppo rimangono elevati, il che porta all'elevato costo di produzione dei nuovi processi.D'altra parte, il prezzo delle attrezzature è estremamente costoso.Tuttavia, anche se l'efficienza della generazione di energia e le prestazioni dei cristalli singoli efficienti sono al di là della portata dei policristalli e dei normali cristalli singoli, alcuni clienti sensibili al prezzo non saranno ancora "in grado di competere" nella scelta.

Allo stato attuale, l'efficiente tecnologia a cristallo singolo ha raggiunto un buon equilibrio tra prestazioni e costi.Il volume delle vendite di cristallo singolo ha occupato una posizione di leadership nel mercato.

(4) Pannello posteriore

Il backplane solare è un materiale di imballaggio fotovoltaico situato sul retro del modulo della cella solare.Viene utilizzato principalmente per proteggere il modulo della cella solare nell'ambiente esterno, resistere alla corrosione di fattori ambientali come luce, umidità e calore sul film di imballaggio, chip di celle e altri materiali e svolgere un ruolo di protezione dell'isolamento resistente agli agenti atmosferici.Poiché il backplane si trova nello strato più esterno sul retro del modulo fotovoltaico ed è direttamente a contatto con l'ambiente esterno, deve avere un'eccellente resistenza alle alte e basse temperature, resistenza alle radiazioni ultraviolette, resistenza all'invecchiamento ambientale, barriera al vapore acqueo, isolamento elettrico e altro proprietà per soddisfare i 25 anni di vita utile del modulo a celle solari.Con il continuo miglioramento dei requisiti di efficienza della generazione di energia dell'industria fotovoltaica, alcuni prodotti backplane solari ad alte prestazioni hanno anche un'elevata riflettività della luce per migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica dei moduli solari.

Secondo la classificazione dei materiali, il backplane è principalmente suddiviso in polimeri organici e sostanze inorganiche.Il backplane solare di solito si riferisce a polimeri organici e le sostanze inorganiche sono principalmente vetro.Secondo il processo di produzione, ci sono principalmente tipo composito, tipo di rivestimento e tipo di coestrusione.Attualmente, il backplane composito rappresenta oltre il 78% del mercato dei backplane.A causa della crescente applicazione di componenti a doppio vetro, la quota di mercato del backplane in vetro supera il 12% e quella del backplane rivestito e di altri backplane strutturali è di circa il 10%.

Le materie prime del backplane solare includono principalmente film di base in PET, materiale al fluoro e adesivo.Il film di base in PET fornisce principalmente proprietà isolanti e meccaniche, ma la sua resistenza agli agenti atmosferici è relativamente scarsa;I materiali al fluoro sono principalmente divisi in due forme: pellicola al fluoro e resina contenente fluoro, che forniscono isolamento, resistenza agli agenti atmosferici e proprietà barriera;L'adesivo è composto principalmente da resina sintetica, agente indurente, additivi funzionali e altri prodotti chimici.Viene utilizzato per incollare film di base in PET e film di fluoro nel backplane composito.Attualmente, i backplane dei moduli di celle solari di alta qualità utilizzano fondamentalmente materiali al fluoruro per proteggere la pellicola di base in PET.L'unica differenza è che la forma e la composizione dei materiali fluorurati utilizzati sono diverse.Il materiale al fluoro è composto sulla pellicola di base in PET mediante adesivo sotto forma di pellicola al fluoro, che è un backplane composito;È rivestito direttamente su film di base in PET sotto forma di resina contenente fluoro attraverso un processo speciale, chiamato backplane rivestito.

In generale, il backplane composito ha prestazioni complete superiori grazie all'integrità della sua pellicola di fluoro;Il backplane rivestito ha un vantaggio di prezzo a causa del suo basso costo del materiale.

Principali tipi di backplane composito

Il backplane solare composito può essere suddiviso in backplane in film di fluoro a doppia faccia, backplane in film di fluoro a lato singolo e backplane privo di fluoro in base al contenuto di fluoro.A causa della loro rispettiva resistenza agli agenti atmosferici e di altre caratteristiche, sono adatti a diversi ambienti.In generale, la resistenza agli agenti atmosferici all'ambiente è seguita dal backplane del film al fluoro a doppia faccia, dal backplane del film al fluoro a lato singolo e dal backplane senza fluoro, e i loro prezzi generalmente diminuiscono a loro volta.

Nota: (1) Il film PVF (resina monofluorurata) viene estruso dal copolimero PVF.Questo processo di formazione garantisce che lo strato decorativo in PVF sia compatto e privo di difetti come microfori e crepe che spesso si verificano durante la spruzzatura del rivestimento in PVDF (resina difluorurata) o il rivestimento a rullo.Pertanto, l'isolamento dello strato decorativo del film PVF è superiore al rivestimento PVDF.Il materiale di rivestimento in film PVF può essere utilizzato in luoghi con un ambiente di corrosione peggiore;

(2) Nel processo di produzione del film PVF, la disposizione di estrusione del reticolo molecolare lungo le direzioni longitudinale e trasversale rafforza notevolmente la sua resistenza fisica, quindi il film PVF ha una maggiore tenacità;

(3) Il film PVF ha una maggiore resistenza all'usura e una maggiore durata;

(4) La superficie del film PVF estruso è liscia e delicata, priva di strisce, buccia d'arancia, micro rughe e altri difetti prodotti sulla superficie durante il rivestimento a rullo o la spruzzatura.

Scenari applicabili

A causa della sua superiore resistenza agli agenti atmosferici, il backplane composito con pellicola di fluoro a doppia faccia può resistere ad ambienti difficili come freddo, alte temperature, vento e sabbia, pioggia, ecc., ed è generalmente ampiamente utilizzato in altopiano, deserto, Gobi e altre regioni;Il backplane composito con film di fluoro su un solo lato è un prodotto che riduce i costi del backplane composito con film di fluoro su entrambi i lati.Rispetto al backplane composito del film di fluoro a doppia faccia, il suo strato interno ha una scarsa resistenza ai raggi ultravioletti e dissipazione del calore, che è principalmente applicabile a tetti e aree con radiazioni ultraviolette moderate.

6、 Inverter fotovoltaico

Nel processo di generazione di energia solare fotovoltaica, l'energia generata dai pannelli fotovoltaici è in corrente continua, ma molti carichi necessitano di alimentazione in corrente alternata.Il sistema di alimentazione CC presenta grandi limitazioni, il che non è conveniente per la trasformazione della tensione e anche l'ambito di applicazione del carico è limitato.Fatta eccezione per carichi elettrici speciali, gli inverter sono necessari per convertire la corrente continua in corrente alternata.L'inverter fotovoltaico è il cuore del sistema di generazione di energia solare fotovoltaica.Converte la potenza CC generata dal sistema di generazione di energia fotovoltaica nella potenza CA richiesta dalla vita attraverso la tecnologia di conversione elettronica di potenza ed è uno dei componenti principali più importanti della centrale fotovoltaica.