Materiais dos Módulos de Painéis Solares — Camada por Camada

Resposta rápida: Um módulo de painel solar é construído a partir de oito materiais principais, cada um desempenhando uma função específica na pilha. O vidro frontal temperado de baixo teor de ferro suporta a carga óptica e protege as células. O encapsulante — geralmente EVA — une as camadas e impede a entrada de umidade, e retícula a cerca de 150 °C durante a laminação. As células solares geram a corrente. O ribbon as conecta, o backsheet veda a parte traseira contra UV e umidade, a caixa de junção conduz a saída, e a moldura de alumínio fornece resistência mecânica e a interface de montagem. Dois itens menores completam a lista: o selante de borda e os materiais isolantes dentro da caixa. Cada material tem uma especificação que importa — transmitância do vidro, teor de gel do encapsulante, rigidez dielétrica do backsheet — e uma incompatibilidade entre quaisquer dois deles aparece mais tarde como delaminação, corrosão ou falha em um teste de segurança.

Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech

Introdução

O papel óptico da superfície do vidro de cobertura, e por que a textura é especificada em vez de incidental, é abordado em por que o vidro do painel solar é texturizado.

A maioria dos módulos fotovoltaicos é construída a partir de alguns materiais essenciais. Um módulo solar típico é composto por material da superfície frontal, células solares, encapsulante material, material da superfície traseira, a moldura e algumas peças de suporte. Cada camada tem a sua própria função e, em conjunto, determinam o desempenho do módulo e a sua durabilidade. Vamos analisá-las uma a uma.

Material da Superfície Frontal

O que faz e por que o vidro vence

O material da superfície frontal de um módulo fotovoltaico deve ter alta transmitância na faixa de comprimento de onda utilizável pelas células solares, juntamente com um baixo índice de refração, para que a luz solar seja absorvida da forma mais eficiente possível. Além da transmissão e reflexão, o material frontal deve ser impermeável à água, ter boa resistência ao impacto, permanecer estável sob exposição prolongada aos raios UV e ter baixa resistência térmica para evitar que a água ou o vapor de água corroa os contactos metálicos e as interligações, o que encurtaria a vida útil do módulo.

Como os módulos ficam ao ar livre e frequentemente enfrentam condições climáticas adversas, como vento, areia, chuva e neve, o material frontal também precisa de uma certa rigidez para proteger as células no interior de impactos externos.

Existem várias opções para a superfície frontal, incluindo acrílico, polímeros e vidro. A escolha mais comum é o vidro temperado de baixo teor de ferro, porque é de baixo custo, resistente, estável, altamente transparente, impermeável à água e ao ar, e oferece um bom desempenho de autolimpeza.

Células Solares

O coração da geração de energia

A célula solar é uma das partes mais importantes de um módulo fotovoltaico e determina diretamente a potência total do módulo. É uma pastilha semicondutora que gera eletricidade a partir da luz solar e, desde que certas condições de iluminação sejam atendidas, a célula produz uma tensão e gera corrente quando conectada num circuito.

Existem muitas opções de células. Por tecnologia de processo, incluem TOPCon, BC, HJT e outras. Por especificação de tamanho, existem 182, 183, 210 e mais. Mesmo dentro da mesma tecnologia e tamanho, as células são ainda classificadas por eficiência.

Material Encapsulante

A camada de ligação que mantém tudo unido

O encapsulante proporciona adesão entre as células solares e as superfícies frontal e traseira do módulo. Deve permanecer estável sob alta temperatura e forte exposição aos raios UV. Também deve ser opticamente transparente, com baixa resistência térmica e alta resistência elétrica.

O EVA (etileno-acetato de vinilo) é o encapsulante mais utilizado. Apresenta-se como um filme fino que é colocado entre as células e as superfícies frontal e traseira, formando uma estrutura em sanduíche. Este sanduíche é então aquecido a 140-150°C sob uma certa pressão durante um período de tempo, permitindo que o EVA polimerize e una o módulo. Na imagem abaixo, o filme semitransparente sobre as células é o EVA.

Backsheet

A superfície traseira protetora

O backsheet fotovoltaico é a superfície traseira do módulo. Os seus requisitos principais são baixa resistência térmica e a capacidade de impedir a entrada de água ou vapor de água. Os módulos de vidro simples normalmente usam um filme polimérico como backsheet, enquanto os módulos de vidro duplo usam vidro, uma vez que uma parte traseira de vidro transparente pode absorver a luz refletida do solo e aumentar a potência de saída.

Fita Fotovoltaica (Fita de Cobre Estanhado)

Como a corrente é recolhida e transportada

A fita fotovoltaica, uma fita de cobre revestida a estanho, divide-se principalmente em fita de interligação e fita de barramento. A fita de interligação liga as células dentro de um módulo; é soldada diretamente às barras condutoras na superfície da célula por uma máquina de stringer, conduzindo e recolhendo a corrente de cada célula. A fita de barramento liga as séries de células dentro de um módulo; é soldada às fitas de interligação e reúne a corrente produzida pelas células no caixa de junção.

A base da fita fotovoltaica é o metal cobre, revestido com uma fina camada de estanho. A base de cobre oferece alta condutividade e baixa resistência, reduzindo a resistência interna do módulo e diminuindo a perda de potência. O revestimento de estanho é necessário porque o cobre tem um ponto de fusão elevado e má soldabilidade por si só; revestir estanho sobre a base de cobre confere à fita boa soldabilidade e permite que a fita de interligação se ligue firmemente às barras na superfície da célula, garantindo um bom fluxo de corrente.

Caixa de Junção

A ponte para o circuito externo

A caixa de junção transmite corrente no módulo fotovoltaico. Conecta-se à fita de barramento interna e liga o módulo ao circuito externo. Precisa de bom desempenho elétrico, e o seu design e dimensões devem atender às exigências do ambiente de operação, incluindo requisitos elétricos, mecânicos, de resistência ao calor, à corrosão e às condições climáticas, sem causar danos aos utilizadores ou ao ambiente. As caixas de junção comuns de módulos fotovoltaicos usam conectores rápidos MC4.

Estrutura

Resistência, vedação e fácil instalação

A moldura tem várias funções. Primeiro, protege a borda do vidro e evita que o módulo rache sob força externa. Segundo, combinada com o selante de borda, reforça o desempenho de vedação do módulo. Terceiro, melhora grandemente a resistência mecânica geral do módulo. Quarto, torna o módulo mais fácil de instalar e transportar, e atua como o suporte que liga o módulo à estrutura de montagem, de modo que uma fixação adequada proporciona a melhor resistência à carga, escalando de fixações individuais para conjuntos integrados e aumentando a capacidade mecânica de todo o sistema da central elétrica.

Selante

Mantendo a humidade fora

O selante é usado para unir a caixa de junção ao backsheet fotovoltaico, mantendo o espaço entre eles estanque e melhorando a resistência do módulo às condições climáticas. Também une o módulo à moldura, reforçando a ligação entre os dois e impedindo a entrada de vapor de água no módulo.

Visão da Ooitech

A Ooitech acredita: o desempenho e a vida útil de um módulo solar dependem de quão bem os seus materiais em camadas, desde o vidro frontal até ao selante, funcionam em conjunto como um só sistema.