Od doby, kdy se fotovoltaická výroba energie začala ve velkém měřítku používat v elektrárnách, se výrobci snažili snížit výrobní náklady a zvýšit objem výroby. To vedlo k vývoji stále větších solárních článků, od raných rozměrů 125 mm × 125 mm až po více než 210 mm × 210 mm. V důsledku toho se výkon základních fotovoltaických modulů zvýšil ze 100 W+ na více než 700 W+.
S tímto nárůstem výkonu se však výrazně zvýšila i hmotnost modulů, která dosáhla přibližně 35 kg na modul, tj. 12,4 kg/m². Včetně montážních konzol se hmotnost zvyšuje na zhruba 16 kg/m². Takto těžké moduly představují výzvu pro instalaci na průmyslových a komerčních střechách s velkým rozpětím, které mají často omezenou nosnost. Toto omezení brání instalaci tradičních modulů na takové střechy a vytváří tak překážku v rozvoji tohoto odvětví.
Výzvy a inovace
Aby se tento problém vyřešil, klíčovým cílem se stalo snížení hmotnosti modulů. Po flexibilních modulech, které se dokáží přizpůsobit konturám různých architektonických povrchů, je vysoká poptávka. Počáteční pokusy zahrnovaly ztenčení skla a optimalizaci rámů z hliníkových slitin. Například snížení tloušťky skla z 3,2 mm na 2,0 mm snížilo hmotnost přibližně o 3 kg/m². Tenčí sklo však snižuje pevnost modulů, což vyžaduje menší velikosti modulů pro splnění standardů spolehlivosti, a tím se nepodařilo vyřešit základní problém.
Velkorozměrné moduly se skleněným obalem jsou stále těžkopádné pro instalaci na střeše a náchylné k rozbití během přepravy a výstavby, což představuje bezpečnostní riziko. V důsledku toho jsou moduly se skleněným obalem vhodnější pro pozemní elektrárny.
Hledání alternativních materiálů, které by nahradily sklo v obalech modulů, stále probíhá. Lehké zapouzdřovací materiály se zvýšenými vlastnostmi učinily z obalů bez skla schůdné řešení.
Pokroky v lehkých materiálech
Rané lehké moduly používaly k podepření fluoropolymerové fólie a zadní desky ze skelných vláken, které nahradily sklo. I když byly vhodné pro vodotěsné a flexibilní střechy (např. povrchy potažené TPU s lepeným upevněním), zadní desky byly stále příliš silné, takže hmotnost modulu se pohybovala kolem 8 kg/m².
V posledních letech pokrok v kompozitních materiálech a modifikovaných polymerech dosáhl zapouzdřovacích vlastností srovnatelných se sklem. Tyto materiály umožňují lehkým modulům splňovat průmyslové standardy po dobu 25 let provozní životnosti a poskytují fotovoltaický výkon srovnatelný se skleněnými moduly. Tento průlom urychlil zavádění neskleněných obalových řešení, zejména pro střešní aplikace, a rozšířil tak rozsah fotovoltaických instalací.
