Módulo de células solares

En general, el módulo de la celda solar se compone de cinco capas de arriba a abajo, incluido el vidrio fotovoltaico, la película adhesiva de empaque, el chip de la celda, la película adhesiva de empaque y la placa posterior:

(1) Vidrio fotovoltaico

Debido a la escasa resistencia mecánica de la única celda solar fotovoltaica, es fácil de romper;La humedad y el gas corrosivo en el aire oxidarán y oxidarán gradualmente el electrodo y no podrán soportar las duras condiciones del trabajo al aire libre;Al mismo tiempo, el voltaje de trabajo de las celdas fotovoltaicas individuales suele ser pequeño, lo que dificulta satisfacer las necesidades de los equipos eléctricos generales.Por lo tanto, las celdas solares generalmente se sellan entre un panel de empaque y una placa posterior con una película de EVA para formar un módulo fotovoltaico indivisible con empaque y conexión interna que puede proporcionar una salida de CC de forma independiente.Varios módulos fotovoltaicos, inversores y otros accesorios eléctricos constituyen el sistema de generación de energía fotovoltaica.

Después de recubrir el vidrio fotovoltaico que cubre el módulo fotovoltaico, puede garantizar una mayor transmisión de luz, de modo que la celda solar pueda generar más electricidad;Al mismo tiempo, el vidrio fotovoltaico templado tiene mayor resistencia, lo que puede hacer que las células solares soporten una mayor presión del viento y una mayor diferencia de temperatura diurna.Por tanto, el vidrio fotovoltaico es uno de los complementos indispensables de los módulos fotovoltaicos.

Las celdas fotovoltaicas se dividen principalmente en celdas de silicio cristalino y celdas de película delgada.El vidrio fotovoltaico utilizado para las celdas de silicio cristalino adopta principalmente el método de calandrado, y el vidrio fotovoltaico utilizado para las celdas de película delgada adopta principalmente el método de flotación.

(2) Película adhesiva de sellado (EVA)

La película adhesiva de empaque de la celda solar se encuentra en el medio del módulo de la celda solar, que envuelve la lámina de la celda y se une con el vidrio y la placa posterior.Las funciones principales de la película adhesiva de empaque de celdas solares incluyen: proporcionar soporte estructural para el equipo de la línea de celdas solares, proporcionar el máximo acoplamiento óptico entre la celda y la radiación solar, aislar físicamente la celda y la línea, y conducir el calor generado por la celda, etc. Por lo tanto, los productos de película de embalaje deben tener una alta barrera de vapor de agua, alta transmisión de luz visible, resistividad de alto volumen, resistencia a la intemperie y rendimiento anti PID.

En la actualidad, la película adhesiva EVA es el material de película adhesiva más utilizado para el embalaje de células solares.A partir de 2018, su cuota de mercado es de alrededor del 90%.Tiene más de 20 años de historial de aplicaciones, con un rendimiento de producto equilibrado y un rendimiento de alto costo.La película adhesiva POE es otro material de película adhesiva para embalaje fotovoltaico ampliamente utilizado.A partir de 2018, su participación de mercado es de alrededor del 9% 5. Este producto es un copolímero de etileno octeno, que se puede utilizar para empaquetar módulos solares de vidrio simple y vidrio doble, especialmente en módulos de vidrio doble.La película adhesiva POE tiene excelentes características, como una alta tasa de barrera de vapor de agua, alta transmisión de luz visible, resistividad de alto volumen, excelente resistencia a la intemperie y rendimiento anti PID a largo plazo.Además, el rendimiento único de alta reflexión de este producto puede mejorar la utilización efectiva de la luz solar para el módulo, ayudar a aumentar la potencia del módulo y puede resolver el problema del desbordamiento de la película adhesiva blanca después de la laminación del módulo.

(3) Chip de batería

La celda solar de silicio es un dispositivo típico de dos terminales.Los dos terminales están respectivamente en la superficie receptora de luz y en la superficie de retroiluminación del chip de silicio.

El principio de la generación de energía fotovoltaica: cuando un fotón brilla sobre un metal, su energía puede ser absorbida completamente por un electrón en el metal.La energía absorbida por el electrón es lo suficientemente grande como para vencer la fuerza de Coulomb dentro del átomo de metal y hacer trabajo, escapar de la superficie del metal y convertirse en un fotoelectrón.El átomo de silicio tiene cuatro electrones externos.Si el silicio puro se dopa con átomos con cinco electrones externos, como los átomos de fósforo, se convierte en un semiconductor de tipo N;Si el silicio puro se dopa con átomos con tres electrones externos, como los átomos de boro, se forma un semiconductor de tipo P.Cuando se combinan el tipo P y el tipo N, la superficie de contacto formará una diferencia de potencial y se convertirá en una celda solar.Cuando la luz del sol brilla en la unión PN, la corriente fluye desde el lado de tipo P al lado de tipo N, formando una corriente.

Según los diferentes materiales utilizados, las células solares se pueden dividir en tres categorías: la primera categoría son las células solares de silicio cristalino, que incluyen silicio monocristalino y silicio policristalino.Su investigación, desarrollo y aplicación de mercado son relativamente profundos, y su eficiencia de conversión fotoeléctrica es alta, ocupando la principal cuota de mercado del chip de batería actual;La segunda categoría son las células solares de película delgada, que incluyen películas, compuestos y materiales orgánicos a base de silicio.Sin embargo, debido a la escasez o toxicidad de las materias primas, la baja eficiencia de conversión, la mala estabilidad y otras deficiencias, rara vez se utilizan en el mercado;La tercera categoría son las nuevas células solares, incluidas las células solares laminadas, que actualmente se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo y la tecnología aún no está madura.

Las principales materias primas de las células solares son el polisilicio (que puede producir varillas de silicio monocristalino, lingotes de polisilicio, etc.).El proceso de producción incluye principalmente: limpieza y flocado, difusión, grabado de bordes, vidrio de silicio desfosforado, PECVD, serigrafía, sinterización, pruebas, etc.

La diferencia y la relación entre el panel fotovoltaico monocristalino y policristalino se amplían aquí.

El monocristal y el policristalino son dos rutas técnicas de energía solar de silicio cristalino.Si el monocristal se compara con una piedra completa, el policristalino es una piedra hecha de piedras trituradas.Debido a las diferentes propiedades físicas, la eficiencia de conversión fotoeléctrica del monocristal es mayor que la del policristal, pero el costo del policristal es relativamente bajo.

La eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares de silicio monocristalino es de alrededor del 18 % y la más alta es del 24 %.Esta es la eficiencia de conversión fotoeléctrica más alta de todos los tipos de células solares, pero el costo de producción es alto.Debido a que el silicio monocristalino generalmente se empaqueta con vidrio templado y resina resistente al agua, es duradero y tiene una vida útil de 25 años.

El proceso de producción de las células solares de silicio policristalino es similar al de las células solares de silicio monocristalino, pero la eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares de silicio policristalino debe reducirse mucho, y su eficiencia de conversión fotoeléctrica es de aproximadamente 16%.En términos de coste de producción, es más económico que las células solares de silicio monocristalino.Los materiales son fáciles de fabricar, ahorran consumo de energía y el costo total de producción es bajo.

Relación entre monocristal y policristal: el policristal es un monocristal con defectos.

Con el auge de las licitaciones en línea sin subsidios y la creciente escasez de recursos de suelo instalables, la demanda de productos eficientes en el mercado global está aumentando.La atención de los inversores también se desplazó de la carrera anterior a la fuente original, es decir, el rendimiento de la generación de energía y la confiabilidad a largo plazo del proyecto en sí, que es la clave para los ingresos futuros de la central eléctrica.En esta etapa, la tecnología policristalina todavía tiene ventajas en costo, pero su eficiencia es relativamente baja.

Hay muchas razones para el lento crecimiento de la tecnología policristalina: por un lado, el costo de investigación y desarrollo sigue siendo alto, lo que conduce al alto costo de fabricación de nuevos procesos.Por otro lado, el precio de los equipos es extremadamente caro.Sin embargo, a pesar de que la eficiencia de generación de energía y el rendimiento de los monocristales eficientes están fuera del alcance de los policristales y los monocristales ordinarios, algunos clientes sensibles a los precios seguirán siendo "incapaces de competir" al momento de elegir.

En la actualidad, la tecnología de cristal único eficiente ha logrado un buen equilibrio entre rendimiento y costo.El volumen de ventas de monocristal ha ocupado una posición de liderazgo en el mercado.

(4) Plano posterior

El backplane solar es un material de empaque fotovoltaico ubicado en la parte posterior del módulo de celda solar.Se utiliza principalmente para proteger el módulo de celdas solares en el ambiente exterior, resistir la corrosión de factores ambientales como la luz, la humedad y el calor en la película de empaque, chips de celdas y otros materiales, y desempeñar un papel de protección de aislamiento resistente a la intemperie.Dado que el backplane está ubicado en la capa más externa en la parte posterior del módulo fotovoltaico y hace contacto directo con el entorno externo, debe tener una excelente resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia a la radiación ultravioleta, resistencia al envejecimiento ambiental, barrera de vapor de agua, aislamiento eléctrico y otros. Propiedades para cumplir con la vida útil de 25 años del módulo de células solares.Con la mejora continua de los requisitos de eficiencia de generación de energía de la industria fotovoltaica, algunos productos de backplane solar de alto rendimiento también tienen una alta reflectividad de la luz para mejorar la eficiencia de conversión fotoeléctrica de los módulos solares.

Según la clasificación de los materiales, la placa base se divide principalmente en polímeros orgánicos y sustancias inorgánicas.El backplane solar generalmente se refiere a polímeros orgánicos, y las sustancias inorgánicas son principalmente vidrio.De acuerdo con el proceso de producción, existen principalmente tipos compuestos, tipos de revestimiento y tipos de coextrusión.En la actualidad, el backplane compuesto representa más del 78% del mercado de backplane.Debido a la creciente aplicación de componentes de vidrio doble, la cuota de mercado de la placa posterior de vidrio supera el 12 %, y la de la placa posterior revestida y otras placas posteriores estructurales es de aproximadamente el 10 %.

Las materias primas de la placa posterior solar incluyen principalmente película base de PET, material de flúor y adhesivo.La película base de PET proporciona principalmente propiedades mecánicas y de aislamiento, pero su resistencia a la intemperie es relativamente baja;Los materiales de flúor se dividen principalmente en dos formas: película de flúor y resina que contiene flúor, que proporcionan aislamiento, resistencia a la intemperie y propiedades de barrera;El adhesivo se compone principalmente de resina sintética, agente de curado, aditivos funcionales y otros productos químicos.Se utiliza para unir película base de PET y película de flúor en una placa posterior compuesta.En la actualidad, las placas posteriores de los módulos de celdas solares de alta calidad utilizan básicamente materiales de fluoruro para proteger la película base de PET.La única diferencia es que la forma y composición de los materiales de fluoruro utilizados son diferentes.El material de flúor se combina con la película base de PET mediante un adhesivo en forma de película de flúor, que es una placa posterior compuesta;Se recubre directamente sobre una película base de PET en forma de resina que contiene flúor a través de un proceso especial, que se denomina backplane recubierto.

En términos generales, el backplane compuesto tiene un rendimiento integral superior debido a la integridad de su película de flúor;El backplane revestido tiene una ventaja de precio debido a su bajo costo de material.

Principales tipos de backplane compuesto

La placa posterior solar compuesta se puede dividir en placa posterior de película de flúor de doble cara, placa posterior de película de flúor de una cara y placa posterior sin flúor según el contenido de flúor.Por su respectiva resistencia a la intemperie y otras características, son adecuados para diferentes ambientes.En términos generales, la resistencia a la intemperie al medio ambiente es seguida por la placa posterior de película de flúor de doble cara, la placa posterior de película de flúor de una cara y la placa posterior sin flúor, y sus precios generalmente disminuyen a su vez.

Nota: (1) La película de PVF (resina monofluorada) se extruye a partir del copolímero de PVF.Este proceso de formación asegura que la capa decorativa de PVF sea compacta y libre de defectos como poros y grietas que a menudo ocurren durante la aplicación del revestimiento con PVDF (resina difluorada) o el revestimiento con rodillo.Por lo tanto, el aislamiento de la capa decorativa de la película de PVF es superior al revestimiento de PVDF.El material de recubrimiento de película PVF se puede utilizar en lugares con peor ambiente de corrosión;

(2) En el proceso de fabricación de la película PVF, la disposición de extrusión de la red molecular a lo largo de las direcciones longitudinal y transversal fortalece en gran medida su resistencia física, por lo que la película PVF tiene mayor dureza;

(3) la película PVF tiene una mayor resistencia al desgaste y una vida útil más larga;

(4) La superficie de la película PVF extruida es suave y delicada, sin rayas, piel de naranja, microarrugas y otros defectos producidos en la superficie durante el recubrimiento con rodillo o la pulverización.

Escenarios aplicables

Debido a su resistencia superior a la intemperie, la placa posterior compuesta de película de flúor de doble cara puede soportar ambientes severos como frío, alta temperatura, viento y arena, lluvia, etc., y generalmente se usa ampliamente en mesetas, desiertos, Gobi y otras regiones;La placa posterior compuesta de película de flúor de un solo lado es un producto que reduce los costos de la placa posterior compuesta de película de flúor de dos lados.En comparación con la placa posterior compuesta de película de flúor de doble cara, su capa interna tiene poca resistencia a los rayos ultravioleta y disipación de calor, lo que se aplica principalmente a techos y áreas con radiación ultravioleta moderada.

6, inversor fotovoltaico

En el proceso de generación de energía solar fotovoltaica, la energía generada por los paneles fotovoltaicos es energía de CC, pero muchas cargas necesitan energía de CA.El sistema de fuente de alimentación de CC tiene grandes limitaciones, lo que no es conveniente para la transformación de voltaje, y el alcance de la aplicación de carga también es limitado.Excepto en el caso de cargas eléctricas especiales, se requieren inversores para convertir la alimentación de CC en alimentación de CA.El inversor fotovoltaico es el corazón del sistema de generación de energía solar fotovoltaica.Convierte la energía de CC generada por el sistema de generación de energía fotovoltaica en la energía de CA requerida por la vida a través de la tecnología de conversión electrónica de potencia, y es uno de los componentes centrales más importantes de la estación de energía fotovoltaica.