از زمانی که تولید برق فتوولتائیک در مقیاس وسیع در نیروگاهها آغاز شد، تولیدکنندگان به دنبال کاهش هزینههای تولید و افزایش مقیاس تولید بودهاند. این امر منجر به توسعه سلولهای خورشیدی به طور فزایندهای بزرگتر، از اندازههای اولیه ۱۲۵ میلیمتر × ۱۲۵ میلیمتر تا بیش از ۲۱۰ میلیمتر × ۲۱۰ میلیمتر شده است. در نتیجه، توان ماژولهای فتوولتائیک پایه از ۱۰۰ وات به بیش از ۷۰۰ وات افزایش یافته است.
با این حال، با این افزایش قدرت، وزن ماژول نیز به طور قابل توجهی افزایش یافته و به تقریباً 35 کیلوگرم در هر ماژول یا 12.4 کیلوگرم بر متر مربع رسیده است. با احتساب براکتهای نصب، وزن به حدود 16 کیلوگرم بر متر مربع افزایش مییابد. چنین ماژولهای سنگینی چالشهایی را برای نصب روی پشت بامهای صنعتی و تجاری با دهانه بزرگ ایجاد میکنند که اغلب ظرفیت تحمل بار محدودی دارند. این محدودیت مانع از نصب ماژولهای سنتی روی چنین سقفهایی میشود و تنگنایی را در توسعه صنعت ایجاد میکند.
چالشها و نوآوریها
برای پرداختن به این موضوع، کاهش وزن بستهبندی ماژولها به یک تمرکز کلیدی تبدیل شده است. ماژولهای انعطافپذیری که میتوانند با خطوط سطوح مختلف معماری سازگار شوند، تقاضای زیادی دارند. تلاشهای اولیه شامل نازک کردن شیشه و بهینهسازی قابهای آلیاژ آلومینیوم بود. به عنوان مثال، کاهش ضخامت شیشه از 3.2 میلیمتر به 2.0 میلیمتر، وزن را حدود 3 کیلوگرم بر متر مربع کاهش داد. با این حال، شیشه نازکتر، استحکام ماژول را به خطر میاندازد و برای دستیابی به استانداردهای قابلیت اطمینان، اندازه ماژولها را کوچکتر میکند، بنابراین نمیتواند مشکل اصلی را حل کند.
ماژولهای بزرگ با بستهبندی شیشهای هنوز برای نصب روی پشت بام دست و پا گیر هستند و در حین حمل و نقل و ساخت و ساز مستعد شکستگی هستند و خطرات ایمنی را به همراه دارند. در نتیجه، ماژولهای با پوشش شیشهای برای نیروگاههای زمینی مناسبتر هستند.
جستجو برای یافتن مواد جایگزین برای جایگزینی شیشه در بستهبندی ماژولها ادامه داشته است. مواد کپسولهسازی سبک با عملکرد بهبود یافته، بستهبندی غیرشیشهای را به یک راهحل مناسب تبدیل کردهاند.
پیشرفتها در مواد سبک
ماژولهای سبک وزن اولیه از فیلمهای فلوروپلیمر و صفحات پشتی فایبرگلاس برای پشتیبانی استفاده میکردند و جایگزین شیشه میشدند. اگرچه برای سقفهای ضد آب و انعطافپذیر (مثلاً سطوح پوشش داده شده با TPU با نصب چسبی) مناسب بودند، صفحات پشتی هنوز خیلی ضخیم بودند و وزن ماژول را حدود ۸ کیلوگرم بر متر مربع باقی میگذاشتند.
در سالهای اخیر، پیشرفتها در مواد کامپوزیتی و پلیمرهای اصلاحشده به عملکرد کپسولهسازی قابل مقایسه با شیشه دست یافتهاند. این مواد، ماژولهای سبک را قادر میسازند تا با استانداردهای صنعتی برای طول عمر عملیاتی ۲۵ ساله مطابقت داشته باشند و عملکرد فتوولتائیک معادل ماژولهای شیشهای را ارائه دهند. این پیشرفت، پذیرش راهحلهای بستهبندی غیرشیشهای، بهویژه برای کاربردهای پشت بام، را تسریع کرده و دامنه نصبهای فتوولتائیک را گسترش داده است.
