Amióta a fotovoltaikus energiatermelést nagymértékben elkezdték alkalmazni az erőművekben, a gyártók igyekeztek csökkenteni a termelési költségeket és növelni a gyártást. Ez egyre nagyobb napelemek fejlesztéséhez vezetett, a korai 125 mm × 125 mm-es méretekről több mint 210 mm × 210 mm-es méretre. Következésképpen az alapvető fotovoltaikus modulok teljesítménye 100 W+-ról több mint 700 W+-ra nőtt.
A teljesítmény növekedésével azonban a modulok súlya is jelentősen megnőtt, elérve a modulonkénti körülbelül 35 kg-ot, azaz 12,4 kg/m²-t. A rögzítőkonzolokkal együtt a súly körülbelül 16 kg/m²-re nő. Az ilyen nehéz modulok kihívást jelentenek a nagy fesztávolságú ipari és kereskedelmi tetőkre való telepítés során, amelyek gyakran korlátozott teherbírással rendelkeznek. Ez a korlátozás megakadályozza a hagyományos modulok ilyen tetőkre való telepítését, ami szűk keresztmetszetet teremt az iparág fejlődésében.
Kihívások és innovációk
Ennek megoldása érdekében a modulcsomagolás súlyának csökkentése vált a fő célponttá. Nagy a kereslet a rugalmas modulok iránt, amelyek képesek alkalmazkodni a különféle építészeti felületek kontúrjaihoz. A kezdeti próbálkozások az üveg vékonyításával és az alumíniumötvözet keretek optimalizálásával foglalkoztak. Például az üveg vastagságának 3,2 mm-ről 2,0 mm-re csökkentése körülbelül 3 kg/m²-rel csökkentette a súlyt. A vékonyabb üveg azonban rontja a modul szilárdságát, ami kisebb modulméreteket tesz szükségessé a megbízhatósági szabványok teljesítéséhez, így nem oldja meg a fő problémát.
A nagyméretű, üvegburkolatú modulok továbbra is nehézkesek a tetőre történő telepítéshez, és szállítás, valamint építés közben törésre hajlamosak, ami biztonsági kockázatot jelent. Ennek eredményeként az üvegburkolatú modulok jobban megfelelnek a talajra telepített erőművekhez.
Folyamatos volt a keresés az üveg modulcsomagolásokban való helyettesítésére szolgáló alternatív anyagok után. A fokozott teljesítményű, könnyű tokozási anyagok életképes megoldást kínálnak az üvegmentes csomagolások terén.
Könnyű anyagok fejlesztése
A korai könnyűszerkezetes modulok fluorpolimer fóliákat és üvegszálas hátlapokat használtak tartóként, az üveget helyettesítve. Bár alkalmasak voltak vízálló és rugalmas tetőkhöz (pl. TPU-bevonatú felületek ragasztós rögzítéssel), a hátlapok még mindig túl vastagok voltak, így a modulok súlya körülbelül 8 kg/m² volt.
Az elmúlt években a kompozit anyagok és módosított polimerek terén elért fejlesztések az üveggel összehasonlítható tokozási teljesítményt értek el. Ezek az anyagok lehetővé teszik, hogy a könnyű modulok megfeleljenek az ipari szabványoknak a 25 éves üzemidőtartamra vonatkozóan, és az üvegmodulokkal egyenértékű fotovoltaikus teljesítményt nyújtsanak. Ez az áttörés felgyorsította az üvegmentes csomagolási megoldások elterjedését, különösen a tetőtéri alkalmazásoknál, bővítve a fotovoltaikus berendezések hatókörét.
