Sinds de grootschalige toepassing van zonne-energie in energiecentrales hebben fabrikanten ernaar gestreefd de productiekosten te verlagen en de productie op te schalen. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van steeds grotere zonnecellen, van de vroege afmetingen van 125 mm × 125 mm tot meer dan 210 mm × 210 mm. Hierdoor is het vermogen van standaard zonnecellen gestegen van meer dan 100 W tot meer dan 700 W.
Met deze toename in vermogen is echter ook het gewicht van de modules aanzienlijk gestegen, tot ongeveer 35 kg per module of 12,4 kg/m². Inclusief montagebeugels loopt het gewicht op tot circa 16 kg/m². Zulke zware modules vormen een uitdaging voor installatie op grote industriële en commerciële daken, die vaak een beperkte draagkracht hebben. Deze beperking verhindert de installatie van traditionele modules op dergelijke daken, waardoor de ontwikkeling van de sector wordt belemmerd.
Uitdagingen en innovaties
Om dit probleem aan te pakken, is het verminderen van het gewicht van de moduleverpakking een belangrijk aandachtspunt geworden. Flexibele modules die zich kunnen aanpassen aan de contouren van diverse architectonische oppervlakken zijn zeer gewild. Eerste pogingen bestonden uit het dunner maken van het glas en het optimaliseren van frames van aluminiumlegering. Zo leidde het verminderen van de glasdikte van 3,2 mm naar 2,0 mm tot een gewichtsvermindering van ongeveer 3 kg/m². Dunner glas gaat echter ten koste van de sterkte van de module, waardoor kleinere modules nodig zijn om aan de betrouwbaarheidsnormen te voldoen. Dit lost het kernprobleem dus niet op.
Grootschalige modules met een glazen behuizing zijn nog steeds lastig te installeren op daken en gevoelig voor breuk tijdens transport en montage, wat veiligheidsrisico's met zich meebrengt. Daarom zijn modules met een glazen behuizing beter geschikt voor op de grond gemonteerde energiecentrales.
De zoektocht naar alternatieve materialen ter vervanging van glas in moduleverpakkingen is al geruime tijd gaande. Lichtgewicht inkapselingsmaterialen met verbeterde prestaties hebben verpakkingen zonder glas tot een haalbare oplossing gemaakt.
Vooruitgang in lichtgewicht materialen
De eerste lichtgewicht modules maakten gebruik van fluorpolymeerfolies en glasvezel achterplaten als ondersteuning, ter vervanging van glas. Hoewel deze geschikt waren voor waterdichte en flexibele daken (bijvoorbeeld TPU-gecoate oppervlakken met lijmbevestiging), waren de achterplaten nog steeds te dik, waardoor het modulegewicht rond de 8 kg/m² bleef.
De afgelopen jaren hebben ontwikkelingen in composietmaterialen en gemodificeerde polymeren geleid tot inkapselingsprestaties die vergelijkbaar zijn met die van glas. Deze materialen maken het mogelijk om lichtgewicht modules te produceren die voldoen aan de industrienormen voor een operationele levensduur van 25 jaar, met fotovoltaïsche prestaties die gelijkwaardig zijn aan die van glazen modules. Deze doorbraak heeft de toepassing van niet-glazen verpakkingsoplossingen versneld, met name voor daktoepassingen, waardoor het toepassingsgebied van fotovoltaïsche installaties is uitgebreid.
