วัสดุหลักของโมดูลแผงโซลาร์เซลล์: การแยกย่อยอย่างสมบูรณ์

บทนำ

โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่สร้างจากวัสดุหลักไม่กี่ชนิด โมดูลโซลาร์ทั่วไปประกอบด้วยวัสดุผิวหน้า เซลล์แสงอาทิตย์ วัสดุห่อหุ้ม วัสดุผิวหลัง กรอบ และชิ้นส่วนสนับสนุนบางส่วน แต่ละชั้นมีหน้าที่ของตัวเอง และร่วมกันกำหนดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของโมดูล มาดูทีละชั้นกัน

วัสดุผิวหน้า

หน้าที่และเหตุผลที่กระจกเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

วัสดุผิวหน้าของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ต้องมีค่าการส่งผ่านแสงสูงในช่วงความยาวคลื่นที่เซลล์แสงอาทิตย์ใช้งานได้ พร้อมดัชนีหักเหแสงต่ำ เพื่อให้แสงอาทิตย์ถูกดูดซับอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากการส่งผ่านและการสะท้อนแล้ว วัสดุผิวหน้าควรกันน้ำได้ ทนต่อแรงกระแทกได้ดี คงตัวภายใต้การรับรังสียูวีในระยะยาว และมีความต้านทานความร้อนต่ำเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำหรือไอน้ำกัดกร่อนหน้าสัมผัสโลหะและจุดเชื่อมต่อ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของโมดูลสั้นลง

เนื่องจากโมดูลอยู่กลางแจ้งและมักเผชิญกับสภาพอากาศที่รุนแรง เช่น ลม ทราย ฝน และหิมะ วัสดุผิวจึงต้องมีความแข็งแกร่งพอสมควรเพื่อปกป้องเซลล์ภายในจากแรงกระแทกภายนอก

มีตัวเลือกหลายอย่างสำหรับผิวหน้า เช่น อะคริลิก โพลิเมอร์ และกระจก ตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุดคือกระจกนิรภัยชนิดเหล็กต่ำ (tempered low-iron glass) เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ แข็งแรง คงตัว โปร่งใสสูง กันน้ำ กันอากาศ และมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดตัวเองที่ดี

เซลล์แสงอาทิตย์

หัวใจของการผลิตไฟฟ้า

เซลล์แสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของโมดูล PV และเป็นตัวกำหนดกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้โดยตรงของโมดูล เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแผ่นเวเฟอร์สารกึ่งตัวนำที่ผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด และตราบใดที่ตรงตามเงื่อนไขการส่องสว่างบางประการ เซลล์จะจ่ายแรงดันไฟฟ้าและผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อต่อเข้ากับวงจร

มีตัวเลือกเซลล์มากมาย ตามเทคโนโลยีกระบวนการผลิต ได้แก่ TOPCon, BC, HJT และอื่นๆ ตามข้อกำหนดขนาด มี 182, 183, 210 และอื่นๆ แม้จะใช้เทคโนโลยีและขนาดเดียวกัน เซลล์ยังถูกแบ่งเกรดตามประสิทธิภาพอีกด้วย

วัสดุห่อหุ้ม

ชั้นยึดติดที่ยึดทุกอย่างเข้าด้วยกัน

วัสดุห่อหุ้มให้การยึดติดระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์กับพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของโมดูล ต้องคงความเสถียรภายใต้อุณหภูมิสูงและการสัมผัสรังสียูวีที่รุนแรง ควรมีความโปร่งใสทางแสง มีความต้านทานความร้อนต่ำและความต้านทานไฟฟ้าสูง

EVA (เอทิลีนไวนิลอะซิเตท) เป็นวัสดุห่อหุ้มที่ใช้กันมากที่สุด มาในรูปแบบฟิล์มบางที่วางระหว่างเซลล์กับพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลัง เกิดเป็นโครงสร้างแซนด์วิช จากนั้นนำไปให้ความร้อนที่ 140-150°C ภายใต้ความดันที่กำหนดเป็นระยะเวลาหนึ่ง ทำให้ EVA เกิดพอลิเมอร์และยึดโมดูลเข้าด้วยกัน ในภาพด้านล่าง ฟิล์มกึ่งโปร่งใสที่อยู่เหนือเซลล์คือ EVA

แผ่นหลัง

พื้นผิวด้านหลังที่ป้องกัน

แผ่นหลัง PV คือพื้นผิวด้านหลังของโมดูล ข้อกำหนดสำคัญคือความต้านทานความร้อนต่ำและความสามารถในการกันน้ำหรือไอน้ำ โมดูลกระจกเดี่ยวมักใช้ฟิล์มโพลีเมอร์เป็นแผ่นหลัง ในขณะที่โมดูลกระจกคู่ใช้กระจกแทน เนื่องจากกระจกหลังโปร่งใสสามารถดูดซับแสงที่สะท้อนจากพื้นดินและเพิ่มกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้

ริบบอน PV (ริบบอนทองแดงเคลือบดีบุก)

วิธีการรวบรวมและนำกระแสไฟฟ้า

ริบบอน PV ซึ่งเป็นริบบอนทองแดงเคลือบดีบุก แบ่งออกเป็นริบบอนเชื่อมต่อและริบบอนบัส ริบบอนเชื่อมต่อเชื่อมต่อเซลล์ภายในโมดูล โดยบัดกรีโดยตรงกับบัสบาร์นำไฟฟ้าบนพื้นผิวเซลล์ด้วยเครื่องสตริงเกอร์ ทำหน้าที่นำและรวบรวมกระแสจากแต่ละเซลล์ ริบบอนบัสเชื่อมต่อสตริงเซลล์ภายในโมดูล โดยบัดกรีกับริบบอนเชื่อมต่อและรวบรวมกระแสที่ผลิตโดยเซลล์ไปยังกล่องรวมสาย

ฐานของริบบิ้น PV เป็นโลหะทองแดง เคลือบด้วยชั้นดีบุกบางๆ ฐานทองแดงให้ค่าการนำไฟฟ้าสูงและความต้านทานต่ำ ลดความต้านทานภายในของโมดูลและลดการสูญเสียพลังงาน การเคลือบดีบุกจำเป็นเพราะทองแดงมีจุดหลอมเหลวสูงและความสามารถในการบัดกรีต่ำ การเคลือบดีบุกบนฐานทองแดงทำให้ริบบิ้นมีความสามารถในการบัดกรีที่ดี และให้ริบบิ้นเชื่อมต่อยึดติดกับบัสบาร์บนพื้นผิวเซลล์อย่างแน่นหนา ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ดี

กล่องรวมสัญญาณ

สะพานเชื่อมต่อวงจรภายนอก

กล่องรวมสัญญาณ (Junction Box) ทำหน้าที่ส่งกระแสไฟฟ้าบนโมดูล PV โดยเชื่อมต่อกับริบบิ้นบัสภายในและเชื่อมต่อโมดูลกับวงจรภายนอก ต้องมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดี และการออกแบบและขนาดต้องตรงตามความต้องการของสภาพแวดล้อมการทำงาน รวมถึงข้อกำหนดด้านไฟฟ้า เครื่องกล ทนความร้อน ทนการกัดกร่อน และทนสภาพอากาศ โดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ใช้หรือสิ่งแวดล้อม กล่องรวมสัญญาณโมดูล PV ทั่วไปใช้ขั้วต่อ MC4 แบบเร็ว

เฟรม

ความแข็งแรง การปิดผนึก และการติดตั้งที่ง่าย

กรอบมีวัตถุประสงค์หลายประการ ประการแรก ปกป้องขอบกระจกและป้องกันไม่ให้โมดูลแตกจากแรงภายนอก ประการสอง ร่วมกับน้ำยาซีลขอบ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปิดผนึกของโมดูล ประการสาม ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกลโดยรวมของโมดูลอย่างมาก ประการสี่ ทำให้โมดูลติดตั้งและขนส่งได้ง่ายขึ้น และทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อโมดูลกับโครงสร้างยึด เพื่อให้การยึดที่เหมาะสมให้ความต้านทานโหลดที่ดีที่สุด ตั้งแต่ฟิกซ์เจอร์เดี่ยวไปจนถึงชุดรวม ช่วยเพิ่มความสามารถทางกลของระบบสถานีไฟฟ้าทั้งหมด

น้ำยาซีล

ป้องกันความชื้นเข้า

น้ำยาซีลใช้ยึดติดกล่องรวมสัญญาณกับแผ่นหลัง PV เพื่อให้ช่องว่างระหว่างกันกันน้ำและเพิ่มความทนทานต่อสภาพอากาศของโมดูล นอกจากนี้ยังยึดติดโมดูลกับกรอบ ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างทั้งสองแข็งแรงขึ้น และป้องกันไม่ให้ไอน้ำเข้าไปในโมดูล

มุมมองของ Ooitech

Ooitech เชื่อว่า: ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของโมดูลแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุที่เรียงเป็นชั้น ตั้งแต่กระจกหน้าจนถึงน้ำยาซีล ทำงานร่วมกันเป็นระบบเดียวได้ดีเพียงใด