Materiales principales de los módulos de paneles solares: Un desglose completo
Tabla de Contenidos
Introducción
La mayoría de los módulos fotovoltaicos están construidos a partir de un puñado de materiales centrales. Un módulo solar típico está compuesto por material de superficie frontal, células solares, material encapsulante, material de superficie posterior, el marco y algunas piezas de soporte. Cada capa tiene su propia función, y juntas determinan el rendimiento y la durabilidad del módulo. Revisémoslas una por una.
Material de la Superficie Frontal
Qué hace y por qué gana el vidrio
El material de la superficie frontal de un módulo fotovoltaico debe tener una alta transmitancia en el rango de longitud de onda utilizable por las células solares, junto con un bajo índice de refracción, para que la luz solar se absorba de la manera más eficiente posible. Más allá de la transmisión y la reflexión, el material frontal debe ser impermeable al agua, tener buena resistencia al impacto, mantenerse estable bajo exposición prolongada a los rayos UV y tener baja resistencia térmica para evitar que el agua o el vapor de agua corroan los contactos metálicos y las interconexiones, lo que acortaría la vida útil del módulo.
Debido a que los módulos están expuestos al exterior y a menudo enfrentan condiciones climáticas adversas como viento, arena, lluvia y nieve, el material frontal también necesita cierta rigidez para proteger las células internas de impactos externos.
Existen varias opciones para la superficie frontal, incluyendo acrílico, polímeros y vidrio. La opción más común es el vidrio templado bajo en hierro, porque es de bajo costo, resistente, estable, altamente transparente, hermético al agua y al aire, y ofrece un buen rendimiento de autolimpieza.
Células Solares
El corazón de la generación de energía
La célula solar es una de las partes más importantes de un módulo fotovoltaico y determina directamente la potencia total del módulo. Es una oblea semiconductora que genera electricidad a partir de la luz solar, y siempre que se cumplan ciertas condiciones de iluminación, la célula produce un voltaje y genera corriente cuando se conecta en un circuito.
Hay muchas opciones de células. Por tecnología de proceso incluyen TOPCon, BC, HJT y otras. Por especificación de tamaño hay 182, 183, 210 y más. Incluso dentro de la misma tecnología y tamaño, las células se clasifican aún más por eficiencia.
Material encapsulante
La capa de unión que mantiene todo junto
El encapsulante proporciona adhesión entre las células solares y las superficies frontal y posterior del módulo. Debe permanecer estable bajo alta temperatura y fuerte exposición a rayos UV. También debe ser ópticamente transparente, con baja resistencia térmica y alta resistencia eléctrica.
El EVA (etileno acetato de vinilo) es el encapsulante más utilizado. Se presenta como una película delgada que se coloca entre las células y las superficies frontal y posterior, formando una estructura de sándwich. Este sándwich se calienta a 140-150°C bajo cierta presión durante un período de tiempo, permitiendo que el EVA se polimerice y una el módulo. En la imagen a continuación, la película semitransparente sobre las células es EVA.
Capa posterior
La superficie protectora trasera
La capa posterior fotovoltaica es la superficie trasera del módulo. Sus requisitos clave son baja resistencia térmica y la capacidad de mantener el agua o el vapor de agua fuera. Los módulos de un solo vidrio generalmente usan una película de polímero como capa posterior, mientras que los módulos de doble vidrio usan vidrio en su lugar, ya que un vidrio trasero transparente puede absorber la luz reflejada del suelo y contribuir a la potencia de salida.
Cinta fotovoltaica (cinta de cobre estañado)
Cómo se recoge y transporta la corriente
La cinta fotovoltaica, una cinta de cobre estañado, se divide principalmente en cinta de interconexión y cinta de bus. La cinta de interconexión conecta las células dentro de un módulo; se suelda directamente a las barras colectoras conductoras en la superficie de la célula mediante una máquina de encadenado, conduciendo y recolectando la corriente de cada célula. La cinta de bus conecta las cadenas de células dentro de un módulo; se suelda a las cintas de interconexión y reúne la corriente producida por las células en la caja de conexiones.
La base de la cinta fotovoltaica es cobre metálico, recubierto con una fina capa de estaño. La base de cobre ofrece alta conductividad y baja resistencia, reduciendo la resistencia interna del módulo y disminuyendo la pérdida de potencia. El recubrimiento de estaño es necesario porque el cobre tiene un alto punto de fusión y mala soldabilidad por sí solo; recubrir estaño sobre la base de cobre le da a la cinta buena soldabilidad y permite que la cinta de interconexión se adhiera firmemente a las barras colectoras en la superficie de la célula, asegurando un buen flujo de corriente.
Caja de Conexiones
El puente hacia el circuito externo
La caja de conexiones transmite la corriente en el módulo fotovoltaico. Se conecta a la cinta bus interna y vincula el módulo al circuito externo. Necesita un buen rendimiento eléctrico, y su diseño y dimensiones deben cumplir con las demandas del entorno operativo, incluyendo requisitos eléctricos, mecánicos, de resistencia al calor, corrosión y clima, sin representar daño para los usuarios o el medio ambiente. Las cajas de conexiones comunes de módulos fotovoltaicos utilizan conectores rápidos MC4.
Marco
Resistencia, sellado y fácil instalación
El marco cumple varios propósitos. Primero, protege el borde del vidrio y evita que el módulo se agriete bajo fuerza externa. Segundo, combinado con el sellador de bordes, fortalece el rendimiento de sellado del módulo. Tercero, mejora enormemente la resistencia mecánica general del módulo. Cuarto, facilita la instalación y el transporte del módulo, y actúa como el soporte que conecta el módulo a la estructura de montaje, de modo que una fijación adecuada proporciona la mejor resistencia a la carga, escalando desde accesorios individuales hasta matrices integradas y aumentando la capacidad mecánica de todo el sistema de la central eléctrica.
Sellador
Manteniendo la humedad fuera
El sellador se utiliza para unir la caja de conexiones a la lámina posterior fotovoltaica, manteniendo el espacio entre ellos hermético y mejorando la resistencia climática del módulo. También une el módulo al marco, fortaleciendo la conexión entre ambos y evitando que el vapor de agua entre al módulo.
Opinión de Ooitech
Ooitech cree: el rendimiento y la vida útil de un módulo solar dependen de qué tan bien sus materiales en capas, desde el vidrio frontal hasta el sellador, trabajen juntos como un solo sistema.
