Sedan solcellsproduktion började användas i stor skala i kraftverk har tillverkare försökt minska produktionskostnaderna och skala upp tillverkningen. Detta har lett till utvecklingen av allt större solceller, från de tidiga storlekarna 125 mm × 125 mm till över 210 mm × 210 mm. Följaktligen har effekten hos enkla solcellsmoduler ökat från 100 W+ till över 700 W+.
Med denna effektökning har dock även modulvikten ökat avsevärt och nått cirka 35 kg per modul eller 12,4 kg/m². Inklusive monteringsfästen ökar vikten till cirka 16 kg/m². Sådana tunga moduler innebär utmaningar vid installation på industriella och kommersiella tak med stora spännvidder, vilka ofta har begränsad bärförmåga. Denna begränsning förhindrar installation av traditionella moduler på sådana tak, vilket skapar en flaskhals i branschens utveckling.
Utmaningar och innovationer
För att hantera detta har det blivit ett centralt fokus att minska vikten på modulförpackningar. Flexibla moduler som kan anpassa sig till konturerna på olika arkitektoniska ytor är mycket efterfrågade. Initiala försök innebar att tunna ut glaset och optimera ramar i aluminiumlegering. Till exempel minskade man vikten med cirka 3 kg/m² genom att minska glastjockleken från 3,2 mm till 2,0 mm. Tunnare glas komprometterar dock modulernas hållfasthet, vilket kräver mindre modulstorlekar för att uppfylla tillförlitlighetsstandarder, och löser därmed inte kärnproblemet.
Storskaliga moduler med glasförpackning är fortfarande otympliga för takinstallation och benägna att gå sönder under transport och byggnation, vilket utgör säkerhetsrisker. Som ett resultat är glaskapslade moduler bättre lämpade för markmonterade kraftverk.
Sökandet efter alternativa material för att ersätta glas i modulförpackningar har pågått. Lätta inkapslingsmaterial med förbättrad prestanda har gjort glasfria förpackningar till en gångbar lösning.
Framsteg inom lättviktsmaterial
Tidiga lättviktsmoduler använde fluorpolymerfilmer och glasfiberbakplattor som stöd, och ersatte glas. Även om de var lämpliga för vattentäta och flexibla tak (t.ex. TPU-belagda ytor med självhäftande montering), var bakplattorna fortfarande för tjocka, vilket ledde till att modulen vägde cirka 8 kg/m².
Under senare år har framsteg inom kompositmaterial och modifierade polymerer uppnått inkapslingsprestanda jämförbar med glas. Dessa material gör det möjligt för lättviktsmoduler att uppfylla industristandarder under en livslängd på 25 år, vilket ger solcellsprestanda motsvarande glasmoduler. Detta genombrott har accelererat införandet av förpackningslösningar utan glas, särskilt för takapplikationer, vilket utökar omfattningen av solcellsinstallationer.
