Kể từ khi việc sản xuất điện năng từ quang điện bắt đầu được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, các nhà sản xuất đã tìm cách giảm chi phí sản xuất và mở rộng quy mô sản xuất. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của các tấm pin mặt trời ngày càng lớn hơn, từ kích thước ban đầu 125mm × 125mm lên đến hơn 210mm × 210mm. Do đó, công suất của các mô-đun quang điện cơ bản đã tăng từ hơn 100W lên hơn 700W.
Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng công suất này, trọng lượng của các mô-đun cũng tăng lên đáng kể, đạt khoảng 35kg/mô-đun hoặc 12,4kg/m². Bao gồm cả giá đỡ, trọng lượng tăng lên khoảng 16kg/m². Các mô-đun nặng như vậy gây khó khăn cho việc lắp đặt trên các mái nhà công nghiệp và thương mại có khẩu độ lớn, thường có khả năng chịu tải hạn chế. Hạn chế này ngăn cản việc lắp đặt các mô-đun truyền thống trên các mái nhà như vậy, tạo ra nút thắt cổ chai trong sự phát triển của ngành.
Thách thức và Đổi mới
Để giải quyết vấn đề này, việc giảm trọng lượng của bao bì mô-đun đã trở thành trọng tâm chính. Các mô-đun linh hoạt có thể thích ứng với các đường cong của nhiều bề mặt kiến trúc khác nhau đang rất được ưa chuộng. Những nỗ lực ban đầu bao gồm làm mỏng kính và tối ưu hóa khung hợp kim nhôm. Ví dụ, giảm độ dày kính từ 3,2mm xuống 2,0mm đã giảm trọng lượng khoảng 3kg/m². Tuy nhiên, kính mỏng hơn làm giảm độ bền của mô-đun, đòi hỏi kích thước mô-đun nhỏ hơn để đáp ứng các tiêu chuẩn độ tin cậy, do đó không giải quyết được vấn đề cốt lõi.
Các mô-đun quy mô lớn với lớp vỏ kính vẫn còn cồng kềnh khi lắp đặt trên mái nhà và dễ bị vỡ trong quá trình vận chuyển và thi công, gây ra rủi ro về an toàn. Do đó, các mô-đun bọc kính phù hợp hơn cho các nhà máy điện đặt trên mặt đất.
Việc tìm kiếm các vật liệu thay thế thủy tinh trong bao bì mô-đun đã được tiến hành liên tục. Các vật liệu đóng gói nhẹ với hiệu suất được nâng cao đã biến bao bì không phải thủy tinh trở thành một giải pháp khả thi.
Những tiến bộ trong vật liệu nhẹ
Các mô-đun nhẹ đời đầu sử dụng màng fluoropolymer và tấm đỡ bằng sợi thủy tinh thay thế cho kính. Mặc dù phù hợp với mái nhà chống thấm nước và có tính linh hoạt (ví dụ: bề mặt phủ TPU với keo dán), nhưng các tấm đỡ vẫn còn quá dày, khiến trọng lượng mô-đun vẫn ở mức khoảng 8kg/m².
Trong những năm gần đây, những tiến bộ trong vật liệu composite và polyme biến tính đã đạt được hiệu suất đóng gói tương đương với thủy tinh. Những vật liệu này cho phép các mô-đun nhẹ đáp ứng các tiêu chuẩn ngành với tuổi thọ hoạt động 25 năm, cung cấp hiệu suất quang điện tương đương với các mô-đun thủy tinh. Bước đột phá này đã thúc đẩy việc áp dụng các giải pháp đóng gói không dùng thủy tinh, đặc biệt là cho các ứng dụng trên mái nhà, mở rộng phạm vi lắp đặt hệ thống quang điện.
