Odkar se je fotovoltaika začela množično uporabljati v elektrarnah, so si proizvajalci prizadevali zmanjšati proizvodne stroške in povečati obseg proizvodnje. To je privedlo do razvoja vedno večjih sončnih celic, od zgodnjih velikosti 125 mm × 125 mm do več kot 210 mm × 210 mm. Posledično se je moč osnovnih fotovoltaičnih modulov povečala s 100 W+ na več kot 700 W+.
Vendar se je s tem povečanjem moči znatno povečala tudi teža modulov, ki je dosegla približno 35 kg na modul oziroma 12,4 kg/m². Vključno z montažnimi nosilci se teža poveča na približno 16 kg/m². Tako težki moduli predstavljajo izziv za namestitev na industrijske in poslovne strehe z velikim razponom, ki imajo pogosto omejeno nosilnost. Ta omejitev preprečuje namestitev tradicionalnih modulov na takšne strehe in ustvarja ozko grlo v razvoju industrije.
Izzivi in inovacije
Da bi to rešili, je zmanjšanje teže modulov postalo ključni poudarek. Prilagodljivi moduli, ki se lahko prilagodijo obrisom različnih arhitekturnih površin, so zelo iskani. Začetni poskusi so vključevali tanjšanje stekla in optimizacijo okvirjev iz aluminijeve zlitine. Na primer, zmanjšanje debeline stekla s 3,2 mm na 2,0 mm je zmanjšalo težo za približno 3 kg/m². Vendar pa tanjše steklo ogroža trdnost modulov, zaradi česar so za doseganje standardov zanesljivosti potrebne manjše velikosti modulov, s čimer ni uspelo rešiti osrednjega problema.
Veliki moduli s stekleno embalažo so še vedno nerodni za namestitev na streho in se med transportom in gradnjo nagnjeni k lomljenju, kar predstavlja varnostno tveganje. Zato so moduli s stekleno oblogo bolj primerni za elektrarne, nameščene na tleh.
Iskanje alternativnih materialov, ki bi nadomestili steklo v embalaži modulov, je v teku. Lahki materiali za enkapsulacijo z izboljšano zmogljivostjo so embalažo brez stekla naredili izvedljivo rešitev.
Napredek pri lahkih materialih
Zgodnji lahki moduli so za oporo uporabljali fluoropolimerne folije in zadnje plošče iz steklenih vlaken, ki so nadomestile steklo. Čeprav so bile zadnje plošče primerne za vodoodporne in fleksibilne strehe (npr. površine s TPU prevleko z lepilnim pritrditvijo), so bile še vedno predebele, zaradi česar je modul tehtal približno 8 kg/m².
V zadnjih letih je napredek na področju kompozitnih materialov in modificiranih polimerov dosegel zmogljivost enkapsulacije, primerljivo s steklom. Ti materiali omogočajo, da lahki moduli izpolnjujejo industrijske standarde za 25-letno obratovalno življenjsko dobo, kar zagotavlja fotovoltaično zmogljivost, enakovredno steklenim modulom. Ta preboj je pospešil uporabo rešitev za pakiranje brez stekla, zlasti za uporabo na strehah, s čimer se je razširil obseg fotovoltaičnih instalacij.
