Odkąd fotowoltaika zaczęła być stosowana na szeroką skalę w elektrowniach, producenci dążyli do obniżenia kosztów produkcji i zwiększenia jej skali. Doprowadziło to do rozwoju coraz większych ogniw słonecznych, od początkowych rozmiarów 125 mm × 125 mm do ponad 210 mm × 210 mm. W rezultacie moc podstawowych modułów fotowoltaicznych wzrosła z ponad 100 W do ponad 700 W.
Jednak wraz ze wzrostem mocy, masa modułu również znacząco wzrosła, osiągając około 35 kg na moduł, czyli 12,4 kg/m². Uwzględniając wsporniki montażowe, masa wzrasta do około 16 kg/m². Tak ciężkie moduły stanowią wyzwanie w przypadku montażu na dachach przemysłowych i komercyjnych o dużej rozpiętości, które często mają ograniczoną nośność. To ograniczenie uniemożliwia montaż tradycyjnych modułów na takich dachach, tworząc wąskie gardło w rozwoju branży.
Wyzwania i innowacje
Aby temu zaradzić, kluczowe stało się zmniejszenie wagi opakowań modułów. Elastyczne moduły, które dopasowują się do konturów różnych powierzchni architektonicznych, cieszą się dużym zainteresowaniem. Początkowe próby obejmowały zmniejszenie grubości szkła i optymalizację ram ze stopu aluminium. Na przykład, zmniejszenie grubości szkła z 3,2 mm do 2,0 mm zmniejszyło wagę o około 3 kg/m². Cieńsze szkło obniża jednak wytrzymałość modułu, co wymusza stosowanie mniejszych rozmiarów modułów w celu spełnienia norm niezawodności, a tym samym nie rozwiązuje głównego problemu.
Wielkogabarytowe moduły w szklanych obudowach są nadal uciążliwe w montażu na dachu i podatne na pęknięcia podczas transportu i montażu, co stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa. W związku z tym moduły w szklanej obudowie lepiej nadają się do elektrowni naziemnych.
Trwają poszukiwania alternatywnych materiałów, które mogłyby zastąpić szkło w opakowaniach modułowych. Lekkie materiały kapsułkujące o ulepszonych parametrach sprawiły, że opakowania bez szkła stały się realnym rozwiązaniem.
Postęp w dziedzinie materiałów lekkich
Wczesne lekkie moduły wykorzystywały folie fluoropolimerowe i tylne płyty z włókna szklanego jako podparcie, zastępując szkło. Chociaż nadawały się do wodoodpornych i elastycznych dachów (np. powierzchni pokrytych TPU z mocowaniem klejowym), tylne płyty były nadal zbyt grube, przez co waga modułu wynosiła około 8 kg/m².
W ostatnich latach postęp w dziedzinie materiałów kompozytowych i modyfikowanych polimerów pozwolił na osiągnięcie wydajności enkapsulacji porównywalnej ze szkłem. Materiały te umożliwiają lekkim modułom spełnianie standardów branżowych i 25-letni okres eksploatacji, zapewniając wydajność fotowoltaiczną równą modułom szklanym. Ten przełom przyspieszył wdrażanie rozwiązań w zakresie opakowań innych niż szklane, szczególnie w zastosowaniach dachowych, rozszerzając zakres instalacji fotowoltaicznych.
