Zamiast szkła do produkcji modułu fotowoltaicznego wykorzystali PET

Badacze z japońskiej uczelni opracowali elastyczny moduł fotowoltaiczny, do budowy którego wykorzystali politereftalan etylenu (PET) zamiast tradycyjnego szkła. Rezultaty testów pokazują rzeczywiste możliwości wykorzystania rozwiązania w większej skali.

Tradycyjne sztywne moduły fotowoltaiczne mają ogniwa zamknięte pomiędzy kilkoma warstwami materiałów, z których ostatnia wierzchnia warstwa to najczęściej szkło o odpowiedniej grubości. W przypadku modułów fotowoltaicznych typu glass-glass zarówno z wierzchu, jak i w roli spodniej warstwy końcowej użyto szkła. Tego rodzaju moduły charakteryzują się większą wytrzymałością i żywotnością.

Obecnie coraz częściej mówi się o lekkich i elastycznych modułach słonecznych, które mają ogromny potencjał wykorzystania w lokalizacjach z ograniczoną dopuszczalnością obciążenia dachu.

REKLAMA

Elastyczne i lekkie moduły fotowoltaiczne eliminują konieczność zastosowania ciężkich i grubych (zazwyczaj około 3,2 mm) warstw szkła, obniżając końcową masę produktu nawet o 70 proc. Przedmiotem badań i testów pozostają materiały, które mogłyby posłużyć jako zamiennik szkła, gwarantując podobną wydajność i wytrzymałość modułu PV.

Zamiast szkła PET

Grupa naukowców z japońskiego Narodowego Instytutu Zaawansowanych Nauk i Technologii Przemysłowych (AIST), Instytutu Energii Odnawialnej w Fukushimie oraz Centrum Badań nad Energią Odnawialną opracowała elastyczne i lekkie moduły krzemowe, wykorzystując politereftalan etylu (PET) w roli przedniej warstwy zamiast tafli szkła.

Do budowy modułów fotowoltaicznego wykorzystano ogniwa o wymiarach 156 x 156 mm i grubości 250 µm. Ścieżki przewodzące na ogniwach oraz pomiędzy ogniwami wykonano za pomocą lutowania maszynowego i ręcznego.

Zamiast szkła w roli przedniej warstwy zastosowano warstwę PET o grubości 0,025 mm. Tył modułu fotowoltaicznego również został pokryty PET-em, co w końcowym rezultacie doprowadziło do otrzymania konfiguracji PET/EVA/ogniwo c-Si/EVA/PET.

REKLAMA

Testy napawają optymizmem

Następnie przygotowane próbki japońscy naukowcy poddali badaniom. Wykonano m.in. pomiar charakterystyki prądu i napięcia (I-V) oraz analizę przy użyciu obrazowania elektroluminescencyjnego oraz testy przyspieszonego starzenia się modułu PV.

W teście wilgotnego powietrza (ang. damp heat, DH), w temperaturze 85 st. C oraz przy wilgotności względnej poniżej 85 proc. wykazano, że moduł tradycyjny (pokryty szkłem) wykazywał obniżenie współczynnika wypełnienia (FF) i wartości prądu po 3 tys. godzin, najprawdopodobniej z powodu korozji srebra. W przypadku elastycznego modułu zamkniętego w warstwach PET po 6 tys. godzin zaobserwowano obniżenie charakterystyki prądowo-napięciowej (I-V) o około 10 proc.

Pierwsze wnioski naukowców sprowadzają się do tego, że folia PET zapewnia bardzo dobrą izolację elektryczną i przepuszczalność optyczną. Nadaje się do zastosowania w warunkach wysokiej temperatury oraz dużej wilgotności, a także wykazuje dużą wytrzymałość mechaniczną.

Badacze podkreślają jednak, że nie wykonali w ramach przeprowadzonych badań analizy kosztów wytworzenia elastycznego modułu fotowoltaicznego z warstwą PET, jednak – jak przypuszczają – będzie on porównywalny lub niższy, ponadto w zestawieniu z fotowoltaiką tradycyjną spadną koszty logistyki oraz instalacji.

Wyniki swoich dotychczasowych badań naukowcy opublikowali w artykule pt.: „Development of lightweight and flexible crystalline silicon solar cell modules with PET film cover for high reliability in high temperature and humidity conditions” w czasopiśmie „Solar Energy Materials and Solar Cells”.