Tại sao kính tấm năng lượng mặt trời có vân, không phẳng
Mục lục
Nhìn kỹ vào mặt trước của một module năng lượng mặt trời, bạn sẽ thấy kính không phải là tấm nhẵn như trong cửa sổ. Nó được bao phủ bởi những hố lõm không đều. Hầu hết mọi người cho rằng đây là lỗi sản xuất. Thực ra đây là một trong những bề mặt được thiết kế kỹ lưỡng nhất trong toàn bộ module.
Vật liệu PV · Kính Module · bởi Jerry, Ooitech
1. Một bề mặt được thiết kế, không phải lỗi
Hình 1: Kính trước của một module dưới ánh sáng phản chiếu. Vùng được làm nổi bật cho thấy các hố lõm không đều tạo nên vẻ ngoài đặc trưng của bề mặt. Hoa văn này là có chủ đích, và chính nó biến một tấm gương thành một bộ thu ánh sáng.
Cấu trúc có hai mặt với thông số kỹ thuật khác nhau. Bề mặt ngoài, mặt tiếp xúc với không khí, là mặt được tạo nhám với các hố lõm không đều ở kích thước micron. Bề mặt trong, mặt được liên kết với lớp keo đóng gói, mang hoa văn dập nổi đều đặn. Kết hợp lại, chúng là lý do mặt trước module trông hơi mờ thay vì trong suốt như kính, và cả hai đều ở đó vì lý do quang học.
2. Lý do thứ nhất: Cắt giảm tổn thất phản xạ
Kính nhẵn hoạt động như một tấm gương bán phần. Khoảng 8 phần trăm ánh sáng mặt trời đến bề mặt được đánh bóng bị phản xạ thẳng trở lại bầu trời và không bao giờ đến được tế bào. Trên một module, đó là 8 phần trăm năng lượng bạn đã trả tiền để tạo ra, bị mất ở lớp ngoài cùng trước khi bất cứ điều gì khác xảy ra.
Bề mặt ngoài được tạo nhám phá vỡ điều đó. Các gờ nhỏ ở kích thước micron tán xạ chùm tia tới để ánh sáng đến ở góc nông được chuyển hướng thay vì bị bật đi, và một phần trong đó được bẻ cong vào tế bào thay vì ra ngoài. Cơ chế tương tự kéo dài đường đi quang học bên trong module, tạo cho silicon nhiều cơ hội hấp thụ những gì đã đi vào hơn.
Hình 2: Cận cảnh bề mặt kính. Ở quy mô này, các hố lõm hiện ra thành một vi hoa văn dày đặc, đều đặn. Cả tán xạ và truyền qua đều phụ thuộc vào hình dạng của các đặc điểm này, đó là lý do hoa văn được chỉ định thay vì để tùy ý.
3. Lý do thứ hai: Phân tán ánh sáng khắp tế bào
Nhiệm vụ thứ hai là tính đồng đều. Nếu ánh sáng đến không đều, một số vùng của tế bào làm việc vất vả hơn những vùng khác và module hoạt động dưới mức tổng của các bộ phận. Sự kết hợp giữa mặt ngoài được tạo nhám và mặt trong có hoa văn phân tán ánh sáng tới đều hơn trên bề mặt tế bào, do đó diện tích được chiếu sáng được sử dụng trọn vẹn hơn và hiệu suất chuyển đổi được cải thiện.
Điều này quan trọng hơn nghe có vẻ đối với các định dạng multi-cut và shingled, nơi các tế bào được chia thành những mảnh nhỏ hơn. Chiếu sáng không đều tương tác với cách các mảnh đó được kết nối với nhau, và lý do các module multi-cut hoạt động khác đi dưới bóng râm một phần được đề cập trong phân tích của chúng tôi về khả năng chịu bóng râm của multi-cut.
4. Lý do thứ ba: Ánh sáng đến ở một góc
Ánh sáng mặt trời chỉ vuông góc với module trong một phần ngắn của ngày. Vào buổi sáng, buổi tối và suốt mùa đông, ánh sáng đến ở một góc rõ rệt, và đó là lúc bề mặt dập nổi tách mình khỏi bề mặt phẳng.
Khi góc tới tăng lên, độ truyền qua của kính dập nổi tăng tương đối so với kính nhẵn thay vì giảm đi mạnh như kính nhẵn. Trên thực tế, module phục hồi hiệu suất vào những thời điểm trong ngày và trong năm khi bề mặt phẳng sẽ mất đi hiệu suất. Vì một module dành phần lớn cuộc đời của nó ngoài bức xạ vuông góc đỉnh, đây không phải là một hiệu ứng nhỏ.
5. Các hố lõm thực sự được tạo ra như thế nào
Hai quá trình tạo ra hai mặt.
| Mặt | Quy trình | Cấu trúc tạo thành |
|---|---|---|
| Trong (phía keo đóng gói) | Cán khi kính rời khỏi lò: dải nóng chảy đi qua giữa các trục cán, một trong số đó mang hoa văn nổi chính xác được ép vào bề mặt bán nóng chảy | Các mảng đều đặn của các hình dạng xác định, thường là hoa văn hình chóp, hình chóp cụt lục giác và hình chóp cụt tứ giác |
| Ngoài (phía không khí) | Khắc hóa học để tạo các hố lõm ngẫu nhiên, tiếp theo là lớp phủ chống phản xạ kích thước nano — một số sản phẩm chống chói tạo mặt ngoài bằng cách cán thay vào đó | Kết cấu micron không đều dưới một lớp chống phản xạ xốp |
Hoa văn bên trong là xác định: hình dạng trục cán được chuyển vào kính, nên hình dạng và khoảng cách của các hố lõm được thiết lập bởi dụng cụ thay vì ngẫu nhiên. Bề mặt ngoài được cố ý làm ngẫu nhiên, vì kết cấu ngẫu nhiên tán xạ rộng thay vì nhiễu xạ theo các hướng cụ thể. Trên kết cấu ngoài đó là một lớp phủ chống phản xạ, thường dựa trên silica xốp, sử dụng cấu trúc lỗ xốp được kiểm soát để giảm phản xạ hơn nữa và tăng độ truyền qua.
Hình 3: Hoa văn dập nổi trên kính ở dạng chi tiết. Vì nó được chuyển từ một trục cán có hoa văn, hình dạng có thể lặp lại từ tấm này sang tấm khác — đó là điều cho phép một thông số kỹ thuật kính nêu rõ một hoa văn thay vì một độ nhám.
6. Cùng một thủ thuật ở nơi khác trong module
Một khi bạn biết cần tìm gì, nguyên tắc thiết kế tương tự xuất hiện ở một số nơi.
- Tấm lưng kính đôi. Kính sau của một module kính đôi mang xử lý bề mặt tương đương, vì cùng lý do: ánh sáng đến mặt sau của một module hai mặt phải được đưa vào, không phải phản xạ.
- Module linh hoạt và gấp gọn. Các tấm pin di động và gấp gọn sử dụng kết cấu bề mặt có hố lõm trên tấm trước của chúng để có hiệu ứng tán xạ tương tự mà không cần kính cứng.
- Tấm trước ETFE. Tấm mặt trước fluoropolymer được cung cấp với bề mặt mờ, đóng vai trò chống phản xạ tương tự trong các mô-đun nhẹ.
- Màng thụ động hóa mặt trước. Các chức năng quang học và thụ động hóa cũng đang được kết hợp ở cấp độ tế bào, như trong trường hợp màng SiNx mặt trước TOPCon, nơi việc lựa chọn màng ảnh hưởng trực tiếp đến số watt của mô-đun.
7. Những gì cần kiểm tra khi bạn chỉ định kính mô-đun
Vì lợi ích quang học đến từ bề mặt chứ không phải khối lượng, một thông số kỹ thuật kính chỉ liệt kê độ dày và quá trình tôi luyện là chưa đầy đủ. Năm thuộc tính mang lại hiệu suất.
| Thuộc tính | Vì sao quan trọng |
|---|---|
| Hàm lượng sắt | Kính ít sắt nâng cao độ truyền cơ bản. Kính nổi thông thường hấp thụ trong dải khả kiến và làm mất công suất trước khi bất kỳ xử lý bề mặt nào được áp dụng. |
| Kết cấu bên ngoài | Xác định hành vi phản xạ và tán xạ, và do đó lượng ánh sáng tới đến được tế bào. |
| Hoa văn dập nổi bên trong | Ảnh hưởng đến sự phân bố ánh sáng trên tế bào và hành vi ép laminate. Hình học hoa văn được chuyển từ dụng cụ, vì vậy nó có thể tái lặp và nên được chỉ định. |
| Lớp phủ chống phản xạ | Cung cấp mức tăng truyền cuối cùng. Độ bền của lớp phủ quan trọng không kém hiệu suất ban đầu, vì nó phải chịu thời tiết trong 25 năm. |
| Chất lượng tôi luyện | Mang tính cấu trúc hơn là quang học, nhưng kính hỏng về mặt cơ học sẽ kéo theo hiệu suất quang học. Xem cách nhận biết nứt kính bán tôi luyện là vỡ tự phát. |
Ooitech cung cấp kính mô-đun cùng với phần còn lại của danh mục vật tư, bao gồm màng đóng gói EVA, POE và EPE, dây ribbon, chất làm kín và khung, nghĩa là kính và chất đóng gói có thể được ghép cặp thay vì mua riêng lẻ. Bản thân thông số kỹ thuật kính được trình bày trên trang sản phẩm kính năng lượng mặt trời, và toàn bộ danh mục vật tư được phân tích trong các vật liệu chính của mô-đun tấm pin năng lượng mặt trời.
Câu hỏi thường gặp
Bề mặt nhám của kính tấm pin năng lượng mặt trời có phải là lỗi không?
Không. Đó là một cấu trúc quang học được thiết kế. Mặt ngoài là bề mặt có kết cấu với các hố lõm không đều ở kích thước micron và mặt trong mang hoa văn dập nổi đều đặn. Cả hai đều được chỉ định để tăng lượng ánh sáng đến được tế bào thay vì bị phản xạ đi.
Kính nhẵn phản xạ bao nhiêu ánh sáng?
Bề mặt kính đánh bóng phản xạ khoảng 8 phần trăm ánh sáng mặt trời tới. Trên một mô-đun, tổn thất đó xảy ra ở lớp ngoài cùng, trước khi bất kỳ ánh sáng nào đến được tế bào, đó là lý do tại sao rất nhiều nỗ lực kỹ thuật được dành cho bề mặt thay vì khối lượng kính.
Bề mặt bên trong có hoa văn được sản xuất như thế nào?
Bằng cách cán. Khi dải kính rời khỏi lò, nó đi qua giữa các con lăn và một trong số chúng mang hoa văn nổi chính xác được ép vào bề mặt vẫn còn bán nóng chảy. Các hình học phổ biến là mảng kim tự tháp, hình nón cụt lục giác và hình nón cụt tứ giác. Vì hoa văn đến từ con lăn, nó có thể lặp lại từ tấm này sang tấm khác.
Lớp phủ chống phản xạ được làm bằng gì?
Thông thường là một lớp dựa trên silica xốp được lắng đọng sau khi bề mặt ngoài đã được khắc. Cấu trúc lỗ xốp của nó là yếu tố làm giảm phản xạ, vì vậy cả vật liệu và hình học lỗ xốp đều quan trọng. Độ bền dưới UV, độ ẩm và chu kỳ nhiệt quan trọng không kém mức tăng truyền ban đầu.
Kết cấu có giúp ích vào mùa đông và ở góc mặt trời thấp không?
Có, và đó là một trong những lập luận mạnh mẽ hơn của nó. Ở góc tới lớn, kính dập nổi truyền tốt hơn theo tỷ lệ so với kính nhẵn, vì vậy mô-đun chịu đựng tốt hơn vào buổi sáng, buổi tối và qua các tháng mùa đông khi ánh sáng hiếm khi đến vuông góc với bề mặt.
Mô-đun hai mặt và mô-đun linh hoạt có sử dụng cùng cách tiếp cận không?
Có. Mô-đun kính đôi áp dụng xử lý tương tự cho kính phía sau để ánh sáng đến mặt sau có thể đi vào. Mô-đun linh hoạt và gấp sử dụng kết cấu mặt trước có hố lõm, và tấm mặt trước ETFE được cung cấp với bề mặt mờ phục vụ cùng mục đích chống phản xạ mà không cần kính cứng.
Suy nghĩ cuối cùng
Bề mặt có hố lõm của kính mô-đun là lời nhắc nhở tốt rằng trong sản xuất mô-đun, những lợi ích rẻ nhất thường là quang học chứ không phải điện. Phản xạ 8 phần trăm ánh sáng tới đi không tốn gì để khắc phục ở giai đoạn chỉ định kính và không thể thu hồi ở bất kỳ đâu về sau. Khi bạn chỉ định kính, hãy nêu hàm lượng sắt, kết cấu bên ngoài, hoa văn bên trong, lớp phủ chống phản xạ và cấp tôi luyện cùng nhau, và ghép chất đóng gói với nó thay vì mua hai thứ độc lập. Nếu bạn đang thiết lập danh mục vật tư cho một dây chuyền mới, hãy gửi cho chúng tôi định dạng mô-đun và loại kính bạn đang cân nhắc, và chúng tôi sẽ cho bạn biết thông số kỹ thuật quang học nên bao gồm những gì.
