Από τότε που η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας άρχισε να εφαρμόζεται σε μεγάλη κλίμακα σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, οι κατασκευαστές έχουν επιδιώξει να μειώσουν το κόστος παραγωγής και να αυξήσουν την παραγωγή. Αυτό έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη ολοένα και μεγαλύτερων ηλιακών κυψελών, από τα αρχικά μεγέθη 125mm × 125mm σε πάνω από 210mm × 210mm. Κατά συνέπεια, η ισχύς των βασικών φωτοβολταϊκών μονάδων έχει αυξηθεί από 100W+ σε πάνω από 700W+.
Ωστόσο, με αυτήν την αύξηση ισχύος, το βάρος των μονάδων έχει επίσης αυξηθεί σημαντικά, φτάνοντας περίπου τα 35 κιλά ανά μονάδα ή 12,4 κιλά/μ². Συμπεριλαμβανομένων των στηριγμάτων στήριξης, το βάρος αυξάνεται σε περίπου 16 κιλά/μ². Τέτοιες βαριές μονάδες θέτουν προκλήσεις για την εγκατάσταση σε βιομηχανικές και εμπορικές στέγες μεγάλου ανοίγματος, οι οποίες συχνά έχουν περιορισμένη φέρουσα ικανότητα. Αυτός ο περιορισμός εμποδίζει την εγκατάσταση παραδοσιακών μονάδων σε τέτοιες στέγες, δημιουργώντας ένα εμπόδιο στην ανάπτυξη του κλάδου.
Προκλήσεις και Καινοτομίες
Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, η μείωση του βάρους της συσκευασίας των μονάδων έχει γίνει βασικό μέλημα. Οι εύκαμπτες μονάδες που μπορούν να προσαρμοστούν στα περιγράμματα διαφόρων αρχιτεκτονικών επιφανειών έχουν μεγάλη ζήτηση. Οι αρχικές προσπάθειες αφορούσαν την αραίωση του γυαλιού και τη βελτιστοποίηση των πλαισίων από κράμα αλουμινίου. Για παράδειγμα, η μείωση του πάχους του γυαλιού από 3,2 mm σε 2,0 mm μείωσε το βάρος κατά περίπου 3 kg/m². Ωστόσο, το λεπτότερο γυαλί υπονομεύει την αντοχή των μονάδων, καθιστώντας απαραίτητες μικρότερα μεγέθη μονάδων για την τήρηση των προτύπων αξιοπιστίας, με αποτέλεσμα να μην επιλύεται το βασικό πρόβλημα.
Οι μεγάλης κλίμακας μονάδες με γυάλινη συσκευασία εξακολουθούν να είναι δυσκίνητες για εγκατάσταση σε στέγη και επιρρεπείς σε θραύση κατά τη μεταφορά και την κατασκευή, γεγονός που θέτει κινδύνους για την ασφάλεια. Ως αποτέλεσμα, οι μονάδες με γυάλινο περίβλημα είναι πιο κατάλληλες για σταθμούς παραγωγής ενέργειας τοποθετημένους στο έδαφος.
Η αναζήτηση εναλλακτικών υλικών για την αντικατάσταση του γυαλιού στη συσκευασία των μονάδων συνεχίζεται. Τα ελαφριά υλικά ενθυλάκωσης με βελτιωμένη απόδοση έχουν καταστήσει τη συσκευασία χωρίς γυαλί μια βιώσιμη λύση.
Πρόοδοι στα ελαφριά υλικά
Τα πρώτα ελαφριά πάνελ χρησιμοποιούσαν μεμβράνες φθοροπολυμερούς και πλάκες στήριξης από υαλοβάμβακα για στήριξη, αντικαθιστώντας το γυαλί. Ενώ ήταν κατάλληλα για αδιάβροχες και εύκαμπτες στέγες (π.χ. επιφάνειες με επικάλυψη TPU με αυτοκόλλητη τοποθέτηση), οι πλάκες στήριξης ήταν ακόμη πολύ παχιές, αφήνοντας το βάρος των πάνελ περίπου 8 kg/m².
Τα τελευταία χρόνια, οι εξελίξεις στα σύνθετα υλικά και τα τροποποιημένα πολυμερή έχουν επιτύχει απόδοση ενθυλάκωσης συγκρίσιμη με αυτή του γυαλιού. Αυτά τα υλικά επιτρέπουν στις ελαφριές μονάδες να πληρούν τα βιομηχανικά πρότυπα για 25 χρόνια λειτουργικής διάρκειας ζωής, παρέχοντας φωτοβολταϊκή απόδοση ισοδύναμη με τις γυάλινες μονάδες. Αυτή η σημαντική ανακάλυψη έχει επιταχύνει την υιοθέτηση λύσεων συσκευασίας χωρίς γυαλί, ιδιαίτερα για εφαρμογές σε στέγες, διευρύνοντας το πεδίο εφαρμογής των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων.
