Защитное стекло для солнечных панелей

Какими бывают стекла для защиты солнечных батарей

Cовременные фотоэлектрические панели представляют собой сложную многослойную конструкцию. Центральную ее часть занимают уложенные рядами полупроводниковые ячейки, чрезвычайно чувствительные к механическим повреждениям. Чтобы полностью исключить контакт преобразователей с внешней средой, применяется специальная защита солнечных батарей. Ее основой являются прочные прозрачные покрытия, от свойств которых зависит производительность гелио модулей и срок их службы.

Стекло для солнечных батарей – виды и характеристики

Существует пять основных разновидностей стеклянного покрытия, отличающихся технологией изготовления, содержанием химических элементов-«присадок» и физико-техническими параметрами.

1. Листовое «float» стекло.

Применяется в наиболее дешевых модулях, изготовленных преимущественно малоизвестными китайскими фирмами. Отличительные черты:

• толщина и прочность выше, чем у классического оконного;
• присутствует антибликовая технология;
• качественная полировка;
• прозрачность в диапазоне 90-91%.

Такое покрытие солнечных батарей наименее эффективно и наиболее чувствительно к влиянию внешней среды. Из-за этого эксплуатационные характеристики «флоат» модификаций начинают быстро ухудшаться, в частности:

• снижается коэффициент светопропускания по причине механических микроповреждений полировки твердыми частицами песка и пыли;
• возникают перепады внутреннего напряжения под влиянием структурных изменений материала;
• уменьшается уровень поглощения электромагнитного фотонного потока.

Весь комплекс указанных проблем приводит к ускоренной деградации ячеек. В результате уже через 10-15 лет первоначальный КПД системы снижается на 20 и более процентов, что требует глубокой модернизации либо полной замены панелей.

2. Каленое стекло для солнечных батарей

Представляет собой более надежную защиту по нескольким причинам. Основная из них – специальная процедура термической закалки заготовок при температурах более 650°C. Вспомогательная причина – изменение химического состава стекловидной массы, за счет пониженного содержания оксида железа (Fe2O3) и повышенного – окислов свинца (PbO) и бария (B2О3).

Следствием этого являются следующие эксплуатационные характеристики:

• прочность, позволяющая сохранять целостность поверхности при ударном динамическом воздействии крупного града или сравнимых по размеру камешков на скоростях порядка 90-95 км/ч;
• аналогичный безопасный уровень статической нагрузки, примерно равный весу взрослого мужчины;
• более устойчивая кристаллическая решетка;
• прозрачность 92-93%.

Такое механически и химически модифицированное покрытие для панелей в солнечных электростанциях практически не поддается деформации и сохраняет все эксплуатационные качества на протяжении не менее 25 лет.

3. Антибликовое стекло для солнечных батарей

Защита фотоэлектрических ячеек листами данного класса не только сверхнадежна, но и отличается повышенной прозрачностью – 94-97%. Физически материал защитной поверхности представляет собой сложную кристаллическую структуру, полученную следующим путем:

• закаливание кремний-силикатной смеси по специальному графику повышения и понижения температур;
• первичная полировка;
• травление поверхности с процедурой вытеснения атомов кальция;
• напыление ионизированной калий кобальтовой антибликовой пленки по нанотехнологии NSTM (Nano Selective Transmission Modeling).

Для сравнения: аналогичная последней процедуре технология используется при изготовлении стекла наиболее престижных марок смартфонов. Результатом становится материал, чрезвычайно устойчивый ко всем типам механического, химического и биологического воздействия, и при этом максимально прозрачный.

4. «Sandwich» — двойное стекло для защиты солнечных батарей

Иначе такую технологию именуют «glass-glass», и сейчас она применяется во всех модулях высшей категории качества. Ее отличие от предыдущих вариаций состоит в использовании сразу двух типов покрытия.

Лицевая сторона панели защищается антибликовым листом, а тыльная, вместо стандартного металлического или полимерного основания – каленым высокопрочным стеклом.

Главное достоинство такой конструкции – устранение различного коэффициента теплового расширения на передней и задней поверхностях. Поскольку оба стеклянных листа имеют одинаковый состав, толщину и физические свойства, в центральной части панели отсутствует деформационное искажение.

На КПД это не влияет, но срок эффективной эксплуатации модулей «glass-glass» сразу возрастает на 25-30%.

5. Полимерная защита солнечных батарей

Последняя разновидность поверхностной защиты – пластичные полимерные покрытия. Они используются для гибких тонкопленочных панелей и обладают хорошими показателями прозрачности и прочности при кратно меньшей толщине, чем стеклянные аналоги.

Благодаря применению полимеров гибкие солнечные батареи последних поколений, при сравнимом номинальном КПД с «классикой»:

• в 12-15 раз тоньше;
• в 5-7 раз легче;
• в 1,5-2 раза эффективнее при высоких температурах.

Источник

Стеклянное покрытие солнечных батарей

Тот, кто построил загородный дом или капитальный дачный домик, непременно захочет обеспечить его бесперебойным автономным электроснабжением. При выборе солнечных батарей покупателя интересуют, прежде всего, мощность и эффективность гелиевых панелей. Но при этом мало кто интересуется такой немаловажной деталью оборудования, как прозрачное покрытие. А между тем стекло для солнечных панелей, его качество, прочность, прозрачность имеют огромное значение для эффективной работы.

Несколько слов о стеклянном покрытии

Понятно, что вкладывая деньги в столь дорогостоящее оборудование, которым являются солнечная домашняя электростанция, покупатель предполагает, что это – долгосрочные инвестиции, а, следовательно, это оборудование должно надежно функционировать не один десяток лет. Понимая это, ведущие мировые производители могут гарантировать бесперебойную работу своих изделий на срок до 25 лет. Для покупателя важно, чтобы этот производитель или его дилеры находились в пределах досягаемости потребителя. Тогда при выходе из строя какого-либо элемента его можно без проблем заменить по гарантии.

Пользуясь тем обстоятельством, что есть множество регионов, до которых крупные производители еще не добрались, этот рынок начали осваивать небольшие фирмы, реализующие свою продукцию по более низким ценам. Естественно, эта более низкая цена соответствует и качеству производимой продукции. Соответственно, срок гарантийного обслуживания уменьшается до двух лет. Срок службы изделия, его эффективность зависят от многих факторов. И во многом эта зависимость обусловлена качеством стеклянного покрытия.

Для снижения стоимости своей продукции маленькие фирмы используют чаще всего недорогое стекло. Это стекло может прослужить несколько лет, постепенно теряя свои первоначальные качества. Затем оно может помутнеть, а мутное стекло резко снижает эффективность солнечного модуля. Дешевые стекла по своей прочности, ударовыносливости в разы уступают дорогим покрытиям.

Реакция на ударное воздействие закаленного и обычного стекла

А если стекло не выдержит, например, ударов града, то это может создать очень серьезные проблемы. Даже через небольшую трещину вода может попасть во внутреннюю полость солнечного модуля и вызвать короткое замыкание. Кроме того, у дешевых стекол, как правило, отсутствует антибликовое покрытие, что также снижает эффективность изделия.

Поэтому при покупке гелиевых панелей обязательно следует проверять, какое именно стекло установлено на изделии. Это должно быть зафиксировано в спецификации на изделие. Если в спецификации отсутствует информация о качестве стекла, то самым разумным будет отказаться от покупки. Лучше всего в системах гелиевой энергетики зарекомендовало себя закаленное ударопрочное стекло с антибликовым покрытием. Конечно, такое стекло стоит намного дороже обычного листового стекла, но оно служит и гарантией того, что солнечная панель прослужит верой и правдой несколько десятилетий. В спецификации на изделие тип стекла, его характеристики должны быть указаны отдельным пунктом.

Осколки обычного и закаленного стекла

Листовое стекло различной толщины в качестве покрытия гелиевого модуля наиболее часто применяют малоизвестные фирмы для того, чтобы привлечь покупателей невысокой ценой изделий. Но, как уже было сказано, эффективность и качество таких изделий оставляют желать лучшего. Что касается продукции известных мировых производителей, то в некоторых их изделиях также применяется листовое стекло. Речь идет о солнечных батареях на базе аморфного кремния. При изготовлении панелей на базе аморфного кремния используется не кристаллический кремний, а соединение кремния с водородом – силан. Силан наносится тонким слоем на плоский стеклянный лист, как этого требует технология производства аморфных солнечных батарей. Но в качестве покрытия изделия обязательно используется ударопрочное закаленное стекло.

Закаленное стекло

Это стекло обладает свойствами, которые делают его незаменимым для применения в системах солнечного энергообеспечения. В процессе изготовления материал проходит стадию термической обработки (закалку). Во время этой технологической операции во внутреннем объеме стеклянной массы возникают механические напряжения, равномерно распределенные как по поверхности, так и в теле листа.

Именно благодаря этим физическим напряжениям с векторами сжатия и растяжения материал, полученный в результате такой термообработки, приобретает высокую механическую прочность, стойкость к мгновенным механическим воздействиям, а при разрушении образует мелкие осколки с затупленными концами и ребрами. Благодаря последней особенности закаленное стекло называют также безопасным стеклом.

Схема технологического процесса закалки стекла

Процесс изготовления закаленного стекла сам по себе очень сложный и требует больших затрат как по времени, так и энергетических. Главная технологическая операция – термохимическая обработка стекла. В процессе закалки стекло нагревается до температуры +650°С +700°С. При этом стеклянная масса становится мягкой. Сразу после нагрева материал попадает в камеру охлаждения, где он обдувается воздухом.

Это очень ответственная операция, так как при охлаждении необходимо постоянно контролировать поток воздушных струй, чтобы они равномерно распределялись по поверхности охлаждаемого листа. В этом режиме в поверхностных слоях стекла возникают мощные напряжения сжатия, а в самом теле материала возникают напряжения растяжения.

Распределение напряжений в закаленном стекле

В конечном итоге в материале образуется та самая система уравновешивающих напряжений, которая и придает стеклу высокую механическую и термическую устойчивость. Кроме этих основных видов внутренних напряжений в стекле могут возникать и другие напряжения. Эти побочные напряжения возникают от того, что отдельные части материала (например, керамика или металл) могут иметь различные коэффициенты теплового расширения и различные степени упругости. Эти напряжения для данного материала постоянны и не оказывают сколь-нибудь существенного влияния на качество конечного продукта.

Процесс изготовления закаленного стекла очень сложен и изобилует множеством нюансов, учесть которые невозможно без полностью автоматического контроля и управления. Только при таких условиях соблюдаются все основные технологические требования, и получается высококачественное закаленное стекло. После завершения процесса закалки любые операции по механической обработке стекла становятся невозможными. Поэтому процессу закалки подвергаются уже готовые листы, обрезанные заранее по нужным габаритам.

Прочность закаленного стекла

Готовое закаленное стекло выборочно проверяют на ударопрочность. Согласно методике проверки шестимиллиметровое закаленное стекло должно выдерживать удар металлического шарика весом в 250 граммов, который падает с высоты два метра. Но как показал ряд испытаний, качественно закаленное стекло выдерживает удар такого шарика, брошенного с высоты три метра. Восьмимиллиметровое закаленное стекло способно выдержать удар полукилограммовой гири, падающей с высоты два метра.

В заключение следует добавить, что на стекла, предназначенные для систем солнечной фотовольтаики, наносится анибликовое покрытие, которое не только повышает степень защиты от механических и химических воздействий, но и снижает пропускание лучей ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра, что предотвращает чрезмерный нагрев фотоэлементов.

Источник

Стекло для солнечных батарей становится дефицитом, цена на него резко растет

Цена на солнечные батареи за последние годы значительно упала, что позволило значительно снизить стоимость производства электроэнергии с использованием солнечных электростанций. Однако массовое производство, которое привело к падению цен, требует достаточного количества сырья, что постепенно становится проблемой в этом году.

Помимо кремния, одним из основных сырьевых материалов для производства солнечных батарей является также стекло, которое защищает их поверхность. По мере роста спроса на солнечные батареи растет и спрос на сырье для их производства, однако предложений для удовлетворения этого спроса недостаточно .

По данным Bloomberg, цена на стекло для производства солнечных батарей в этом году резко выросла, поскольку производители не могут производить его достаточно быстро.

Отсутствие стекла происходит во время растущей популярности двусторонних солнечных батарей, которые могут вырабатывать электроэнергию даже из отраженного солнечного света, попадающего на тыльную сторону. Однако для их производства требуется больший объем стекла. По мнению аналитиков из Sunwah Kingsway, доля двусторонних солнечных батарей типа стекло-стекло может вырасти на рынке вдвое к 2022 году с 14% в прошлом году.

Основная причина отсутствия этого тривиального, но важного сырья — решение правительства Китая в 2018 году, которое не позволило компаниям наращивать производственные мощности.

По данным Bloomberg, причиной были опасения по поводу избыточных мощностей в энергоемкой и загрязняющей стекольной промышленности.

Представители Longi, крупнейшего в мире производителя солнечных батарей с рыночной капитализацией, и пяти других крупных компаний в солнечной отрасли встретились с представителями правительства Китая и призвали к отмене ограничений для стекольной промышленности, по крайней мере, в области производства стекла для солнечных батарей. По мнению компаний, в противном случае отсутствие стекла может остановить дальнейшее развитие солнечной энергетики в Китае.

Отсутствие стекла также отражается на его цене, которая с июля выросла на 71%. Если раньше цена на стекло, по словам Чарльза Цзяна, генерального менеджера центра управления цепочкой поставок Longi, составляла около 10% от стоимости солнечной батареи, то теперь она достигает почти 20% . Однако в короткие сроки решить ситуацию, вероятно, не удастся, так как строительство стекольных заводов потребует времени.

В результате, в следующем году может наблюдаться дефицит в 20-30% от необходимого стекла, в то время как дополнительные производственные мощности, вероятно, появятся не ранее 2022 года.

Альтернативой стеклу для солнечных панелей сможет стать прозрачная EVA-плёнка, которую используют для производства гибких солнечных панелей.

Эта плёнка сможет решить также ряд других проблем, таких как [условная] гибкость панелей.

Так, российские военные уже разрабатывают источники питания на основе ВИЭ с использованием таких вот гибких солнечных панелей в жёсткой раме:

Вероятно, данная конструкция предназначена для того, чтоб стряхивать снег в автоматическом режиме, но пока что выглядит эта идея весьма спорно с точки зрения надёжности.

Подождём, когда пройдут настоящие полевые испытания.

Другие новости на сайте Solar-News.ru

Для развития канала нам важна ваша поддержка, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.

Вероятно, вам также понравятся следующие материалы :

Источник