З моменту початку масштабного застосування фотоелектричної енергії на електростанціях, виробники прагнули знизити виробничі витрати та збільшити масштаби виробництва. Це призвело до розробки дедалі більших сонячних елементів, від ранніх розмірів 125 мм × 125 мм до понад 210 мм × 210 мм. Як наслідок, потужність базових фотоелектричних модулів зросла зі 100 Вт+ до понад 700 Вт+.
Однак, зі збільшенням потужності, вага модулів також значно зросла, досягнувши приблизно 35 кг на модуль або 12,4 кг/м². Враховуючи монтажні кронштейни, вага збільшується приблизно до 16 кг/м². Такі важкі модулі створюють труднощі для встановлення на промислових та комерційних дахах з великими прольотами, які часто мають обмежену несучу здатність. Це обмеження перешкоджає встановленню традиційних модулів на таких дахах, створюючи вузьке місце в розвитку галузі.
Виклики та інновації
Щоб вирішити цю проблему, зменшення ваги упаковки модулів стало ключовим напрямком. Гнучкі модулі, які можуть адаптуватися до контурів різних архітектурних поверхонь, користуються великим попитом. Початкові спроби включали зменшення товщини скла та оптимізацію рам з алюмінієвого сплаву. Наприклад, зменшення товщини скла з 3,2 мм до 2,0 мм зменшило вагу приблизно на 3 кг/м². Однак тонше скло погіршує міцність модулів, що вимагає менших розмірів модулів для відповідності стандартам надійності, що не дозволяє вирішити основну проблему.
Великі модулі зі скляною упаковкою все ще громіздкі для встановлення на даху та схильні до поломок під час транспортування та будівництва, що створює ризики для безпеки. Як наслідок, модулі зі скляною оболонкою краще підходять для наземних електростанцій.
Пошук альтернативних матеріалів для заміни скла в упаковці модулів триває. Легкі інкапсуляційні матеріали з покращеними характеристиками зробили упаковку без скла життєздатним рішенням.
Досягнення в легких матеріалах
Ранні легкі модулі використовували фторполімерні плівки та задні пластини зі скловолокна для опори, замінюючи скло. Хоча вони підходили для водонепроникних та гнучких дахів (наприклад, поверхонь з покриттям TPU з клейовим кріпленням), задні пластини все ще були занадто товстими, що призводило до ваги модуля близько 8 кг/м².
В останні роки завдяки розвитку композитних матеріалів та модифікованих полімерів було досягнуто показників інкапсуляції, порівнянних зі склом. Ці матеріали дозволяють легким модулям відповідати галузевим стандартам протягом 25 років експлуатації, забезпечуючи фотоелектричні характеристики, еквівалентні скляним модулям. Цей прорив прискорив впровадження нескляних пакувальних рішень, особливо для дахових застосувань, розширюючи можливості фотоелектричних установок.
