Solární panely

Photovoltaic modulePožadavky na zelenejší formy energie se projevují vyšší výrobou a používáním solárních panelů pro průmyslové a domací použití. Silikonové materiály se hojně používají při výrobě fotovoltaických (FV) panelů. Základ FV panelu je použití sendvičového polovodičového materiálu, jak je vidět u obrázku napravo.

Elektřina je vyráběna při nárazu fotonu do polovodičových struktur. Pro dosažení vyššího napětí a výkonů jsou panely spojeny do větších jednotek. Sériově zapojené jednotky pak poskytují vyšší napětí, paralelně mají vyšší dodávku proudu. Tyto jednotky jsou pak označovány jako fotovoltaické moduly.

Fotovoltaické modulyP V Cell diagram

Propojené solární články jsou pevně vsazeny v čirém etylenvynilacetátu, usazeném v hliníkovém či nerezovém rámu a zakrytém čirým sklem na čelní straně. Silikonové materiály se v těchto aplikacích používají jako:

  • Lepení článků do rámu
  • Jako alternativní zalévací hmota k etylenvynilacetátu

 

Lepení a těsnění

Fotovoltaické články zalaminované ve skle či plastu jsou před vlastní montáží vlepovány do hliníkových rámů. Kvalitní průmyslové silikony vytvářejí v tomto směru velmi spolehlivý, pevný a pružný spoj, který je velmi odolný vůči vlivům prostředí.  Silikonová lepidla v podobných aplikacích mají tradici desítek let při použití ve stavebnictví a v průmyslu. Nyní jsou již tradičním materiálem s vyzkoušenou odolností proti změnám teplotních cyklů. Protože i v tomto případě jsou spojovány materiály s nestejnou tepelnou roztažností, přirozená pružnost silikonových materiálů bude rozdíly absorbovat bez mechanického namáhání FV článků. Odolnost silikonů oproti rozkladnému vlivu UV záření je dalším důvodem pro použití silikonových lepidel.

Ačkoliv někteří pro lepení volí stále tradiční levné Acetoxy silikony, tyto materiály není vždy možné doporučit kvůli korozivní povaze vedlejšího produktu - kyseliny octové, která se uvolňuje při vytvrzování Acetoxy silikonů.  Mnoho dalších stavebních silikonů používá Oximové silikony, které nejsou tak agresivní a korozivní, ale mohou mít některé zdravotní rizika spojená s jejich aplikací.

Naše firma ACC Silicones vyvinula novou generaci Acetonových silikonových lepidel pro průmysl a elektroniku, která mají při použití ve výrobě solárních panelů některé výhody oproti konkurenčním materiálům:

  • Neutrální vytvrzování = nekorozivní vedlejší produkty
  • Vyšší pevnost = použitelnost i pro těžší články
  • Rychlé vytvrzování = zrychlení výrobního procesu
  • Vyniíkající adheze = výborná těsnost
  • Bez zdravotních rizik

Pouzdření fotovoltaických modulů

Široce užívaným polymerem pro krytí článku mezi svrchní skleněnou deskou a spodním skleněným krytem je Etylen vinyl acetát (EVA). EVA se používá z důvodu své odolnosti, čirosti, odolnosti proti korozi a samozhášivým vlastnostem.

PV module diagramUrčitý problém však představuje sendvičování EVA na skleněné desky.  Nevýhodou této technologie jsou mezery na hranách, kudy vlhkost a vzduch mohou pronikat k fotoaktivním vrstvám a způsobit degradaci materiálu. Nevýhodou tohoto procesu je také jeho nesnadná automatizace a časová, energetická a materiálová náročnost.

 

Alternativou je v tomto případě použití čiré silikonové zalévací hmoty s následujími vlastnostmi:

  • Velmi širokým rozsahem provozních teplot
  • Vynikajícím přenosem tepla
  • Opravitelností
  • UV stabilitou a odolností proti vlivům počasí
  • Pružností  
  • Snadností použití

Elektrická ochrana

Pro řízení fotovoltaických článků se používá doplňková elektronika, kterou je třeba chránit před vlivy prostředí (kondenzující vlhkost, voda). Nejúčinnějším způsobem, jak poskytnout zařízení dostatečný stupeň krytí a také ochrany, je zalití nebo zapouzdření elektroniky do krabičky. Tím se zamezí možnosti vnikání vody i kondenzaci vlhkosti uvnitř zažízení a ochrání DPS a součástky před poškozením. Zalévací hmotu lze v případě silikonového materiálu volit v celé široké řadě tvrdostí, rychlostí vytvrzování, adheze k povrchům, barev.

Velmi měkké silikonové gely jsou tak schopny pohltit velká mechanická namáhání a také umožňují pozdější opravu zařízení, pokud tato oprava bude v budoucnosti potřeba. Tvrdší druhy materiálů poskytují naopak velmi robustní ochranu zalitím.

Odvod tepla

V případě, že některé z článků na panelu jsou zastíněny, elektrickou energii spotřebovávají, namísto, aby ji vyráběli. Aby k tomuto nedocházelo, jsou články přemístěny diodami, které zastíněné články v takovémto případě odpojí. Takovéto diody jsou často umístěny v řídící jednotce a vyrábějí velké množství ztrátového tepla. Některé silikonové zalévací hmoty jsou plněny tepelně vodivým plnivem, aby zalévací hmota bylo schopna nadbytečné ztrátové teplo odvést.

Koncentrované fotovoltaické články

jsou v současnosti novou technologií pro zvýšení účinnosti a výkonu zařízení. Tato technologie užívá soustavu primárních čoček, které zaostřují paprsek světla na jednotlivé FV články.

K ochraně těchto článků a pro zlepšení přenosu světla se používají čiré silikonové zalévací hmoty z důvodu vysoké tepelné odolnosti a z důvodu indexu lomu silikonových materiálů.

ACC Silicones v těchto typech materiálů mimo jiné využívá své dlouhodobé zkušenosti z pouzdření čipů LED.

 

ACC Silicones Ltd, Amber House, Showground Rd, Bridgwater, TA6 6AJ
Tel: +44 (0) 1278 411400 Fax: +44 (0) 1278 411444