Waarom zonnepaneelglas getextureerd is, niet glad
Inhoudsopgave
Kijk goed naar de voorkant van een zonnemodule en het glas is niet het gladde oppervlak dat je in een raam aantreft. Het is bedekt met onregelmatige putjes. De meeste mensen denken dat dit een fabricagefout is. Het is een van de zorgvuldigst ontworpen oppervlakken in de hele module.
PV-materialen · Moduleglas · door Jerry, Ooitech
1. Een ontworpen oppervlak, geen defect
Fig. 1: Het voorste glas van een module onder gereflecteerd licht. Het gemarkeerde gebied toont de onregelmatige putjes die het oppervlak zijn kenmerkende uiterlijk geven. Het patroon is bewust, en het is wat een spiegel verandert in een lichtcollector.
De structuur heeft twee vlakken met verschillende specificaties. Het buitenvlak, het vlak dat in contact staat met lucht, is een getextureerd vlak van onregelmatige putjes op micronschaal. Het binnenvlak, het vlak dat aan de encapsulant is gehecht, draagt een regelmatig reliëfpatroon. Samen zijn ze de reden dat een modulevoorkant er enigszins wazig uitziet in plaats van glasachtig, en beide zijn er om optische redenen.
2. Reden één: het verlies door reflectie verminderen
Glad glas gedraagt zich als een gedeeltelijke spiegel. Ongeveer 8 procent van het zonlicht dat op een gepolijst oppervlak valt, wordt rechtstreeks terug de lucht in gereflecteerd en bereikt de cel nooit. Op een module is dat 8 procent van de energie die je hebt betaald om op te wekken, verloren in de buitenste laag voordat er iets anders gebeurt.
Het getextureerde buitenvlak breekt dat door. Bultjes op micronschaal verstrooien de inkomende bundel zodat licht dat onder een ondiepe hoek aankomt wordt omgeleid in plaats van weggekaatst, en een deel ervan wordt naar de cel gebogen in plaats van ervan af. Hetzelfde mechanisme verlengt het optische pad in de module, wat het silicium meer gelegenheid geeft om te absorberen wat al is binnengekomen.
Fig. 2: Een close-up van het glasoppervlak. Op deze schaal lost het putjespatroon op in een dicht, regelmatig micropatroon. Verstrooiing en transmissie hangen beide af van de geometrie van deze kenmerken, daarom wordt het patroon gespecificeerd in plaats van aan het toeval overgelaten.
3. Reden twee: licht over de cel verspreiden
Een tweede taak is uniformiteit. Als licht ongelijkmatig aankomt, werken sommige gebieden van de cel harder dan andere en presteert de module onder de som van zijn delen. De combinatie van een getextureerd buitenvlak en een patroon op het binnenvlak verspreidt het inkomende licht gelijkmatiger over het celoppervlak, zodat het verlichte gebied vollediger wordt benut en de conversie-efficiëntie verbetert.
Dit is belangrijker dan het klinkt bij multi-cut- en shingled-formaten, waarbij cellen in kleinere stukken zijn verdeeld. Ongelijkmatige verlichting wisselt uit met hoe die stukken met elkaar verbonden zijn, en de reden waarom multi-cut-modules zich anders gedragen bij gedeeltelijke schaduw wordt behandeld in onze analyse van multi-cut schaduwbestendigheid.
4. Reden drie: licht dat onder een hoek aankomt
Zonlicht staat slechts een klein deel van de dag loodrecht op een module. In de ochtend, in de avond en gedurende de winter komt licht onder een uitgesproken hoek aan, en dat is waar een reliëfoppervlak zich onderscheidt van een vlak oppervlak.
Naarmate de invalshoek groter wordt, stijgt de transmissie van reliëfglas ten opzichte van glad glas in plaats van scherper af te nemen. In de praktijk herstelt de module prestaties op de momenten van de dag en het jaar waarop een vlak oppervlak die zou verliezen. Aangezien een module het grootste deel van zijn leven buiten de piek van loodrechte bestraling doorbrengt, is dit geen marginaal effect.
5. Hoe de putjes daadwerkelijk worden gemaakt
Twee processen produceren de twee vlakken.
| Vlak | Proces | Resulterende structuur |
|---|---|---|
| Binnen (encapsulantzijde) | Calenderen terwijl het glas de oven verlaat: de gesmolten band gaat tussen rollen door, waarvan één een precisieverhoogd patroon draagt dat in het halfgesmolten oppervlak wordt gedrukt | Regelmatige arrays van gedefinieerde vormen, gewoonlijk piramide-, hexagonale frustum- en vierhoekige frustumpatronen |
| Buiten (luchtzijde) | Chemisch etsen om gerandomiseerde putjes te creëren, gevolgd door een antireflecterende coating op nanoschaal — sommige antiverblindingsproducten vormen het buitenvlak in plaats daarvan door calenderen | Onregelmatige textuur op micronschaal onder een poreuze antireflecterende laag |
Het binnenpatroon is deterministisch: de geometrie van de rol wordt in het glas overgebracht, zodat de vorm en afstand van de putjes door gereedschap worden bepaald in plaats van door toeval. Het buitenoppervlak is bewust willekeurig, omdat een gerandomiseerde textuur breed verstrooit in plaats van in specifieke richtingen te diffracteren. Bovenop die buitenste textuur ligt een antireflecterende coating, doorgaans op basis van poreus silica, die een gecontroleerde poriestructuur gebruikt om reflectie verder te verminderen en transmissie te verhogen.
Fig. 3: Het reliëfpatroon op het glas in detail. Omdat het van een gepatroonde rol wordt overgebracht, is de geometrie van plaat tot plaat herhaalbaar — wat het mogelijk maakt dat een glasspecificatie een patroon vermeldt in plaats van een ruwheid.
6. Dezelfde truc elders in de module
Zodra je weet waar je op moet letten, verschijnt hetzelfde ontwerpprincipe op verschillende plaatsen.
- Dubbelglas-achterbladen. Het achterglas van een dubbelglasmodule heeft een vergelijkbare oppervlaktebehandeling, om dezelfde reden: licht dat de achterkant van een bifaciale module bereikt, moet worden binnengelaten, niet gereflecteerd.
- Flexibele en opvouwbare modules. Draagbare en opvouwbare panelen gebruiken een putjesoppervlaktestructuur op hun voorste plaat om een vergelijkbaar verstrooiingseffect te verkrijgen zonder star glas.
- ETFE voorbladen. Fluorpolymer voorbladen worden geleverd met een matte oppervlakte die dezelfde antireflecterende rol speelt in lichtgewicht modules.
- Front-passiveringsfilms. Optische en passiveringsfuncties worden ook op celniveau gecombineerd, zoals bij TOPCon voorfilm SiNx, waar de keuze van een film direct doorwerkt in de modulewatt.
7. Waar u op moet letten bij het specificeren van moduleglas
Omdat het optische voordeel uit het oppervlak komt en niet uit de massa, is een glasspecificatie die alleen dikte en harding vermeldt onvolledig. Vijf eigenschappen bepalen de prestatie.
| Eigenschap | Waarom het belangrijk is |
|---|---|
| IJzergehalte | Laagijzerglas verhoogt de basistransmissie. Gewoon floatglas absorbeert in het zichtbare bereik en kost u vermogen voordat enige oppervlaktebehandeling is toegepast. |
| Buitenste textuur | Bepaalt het reflectie- en verstrooiingsgedrag, en daarmee hoeveel van het invallende licht de cel bereikt. |
| Binnenste reliëfpatroon | Beïnvloedt de lichtverdeling over de cel en het lamineergedrag. De patroongeometrie wordt overgebracht vanuit het gereedschap, dus is reproduceerbaar en moet worden gespecificeerd. |
| Antireflecterende coating | Levert de laatste toename van transmissie. De duurzaamheid van de coating is net zo belangrijk als de initiële prestatie, aangezien deze 25 jaar aan de weersomstandigheden wordt blootgesteld. |
| Hardingkwaliteit | Structureel in plaats van optisch, maar een glas dat mechanisch bezwijkt neemt de optische prestatie mee. Zie hoe je kunt zien of het barsten van halfgehard glas spontane breuk is. |
Ooitech levert moduleglas samen met de rest van de stuklijst, waaronder EVA-, POE- en EPE-inkapselingsfilms, ribbons, sealants en frames, wat betekent dat glas en encapsulant op elkaar kunnen worden afgestemd in plaats van onafhankelijk te worden ingekocht. De glasspecificatie zelf staat op onze productpagina voor zonneglas, en de volledige stuklijst wordt uiteengezet in hoofdmaterialen van zonnepaneelmodules.
FAQ
Is het ruwe oppervlak van zonnepaneelglas een defect?
Nee. Het is een ontworpen optische structuur. Het buitenvlak is een getextureerd oppervlak van onregelmatige putjes op micronschaal en het binnenvlak draagt een regelmatig reliëfpatroon. Beide zijn gespecificeerd om de hoeveelheid licht die de cel bereikt te vergroten in plaats van te worden weerkaatst.
Hoeveel licht reflecteert glad glas?
Een gepolijst glasoppervlak reflecteert ongeveer 8 procent van het invallende zonlicht. Bij een module treedt dat verlies op in de buitenste laag, voordat enig licht de cel bereikt, en daarom gaat er zoveel technische inspanning naar het oppervlak in plaats van de massa van het glas.
Hoe wordt het geprofileerde binnenoppervlak geproduceerd?
Door kalibreren. Terwijl de glasband de oven verlaat, gaat deze tussen walsen door en een daarvan draagt een precisieverhoogd patroon dat in het nog halfgesmolten oppervlak wordt gedrukt. Gangbare geometrieën zijn piramide-, hexagonale afgeknotte piramide- en vierhoekige afgeknotte piramide-arrays. Omdat het patroon van de wals komt, is het van plaat tot plaat herhaalbaar.
Waarvan is de antireflecterende coating gemaakt?
Meestal een poreuze laag op silicaasis die wordt aangebracht nadat het buitenoppervlak is geëtst. De poriestructuur is wat de reflectie vermindert, dus zowel het materiaal als de poriëngeometrie zijn van belang. Duurzaamheid onder UV, vocht en thermische cycli is net zo belangrijk als de initiële transmissiewinst.
Helpt de textuur in de winter en bij lage zonnehoeken?
Ja, en dat is een van de sterkere argumenten. Bij grote invalshoeken laat reliëfglas proportioneel beter licht door dan glad glas, zodat de module het beter volhoudt in de ochtend, in de avond en gedurende de wintermaanden wanneer licht zelden loodrecht op het oppervlak valt.
Gebruiken bifaciale en flexibele modules dezelfde aanpak?
Ja. Dubbelglasmodules passen een vergelijkbare behandeling toe op het achterglas zodat licht dat de achterkant bereikt kan binnentreden. Flexibele en opvouwbare modules gebruiken een geputte voortextuur, en ETFE voorbladen worden geleverd met een matte oppervlakte die hetzelfde antireflecterende doel dient zonder star glas.
Slotgedachten
Het geputte oppervlak van moduleglas is een goede herinnering dat bij moduleproductie de goedkoopste winsten vaak optisch zijn in plaats van elektrisch. Het weerkaatsen van 8 procent van het inkomende licht kost niets om te verhelpen in de fase van de glasspecificatie en kan stroomafwaarts nergens worden teruggewonnen. Wanneer u glas specificeert, vermeld dan het ijzergehalte, de buitenste textuur, het binnenpatroon, de antireflecterende coating en de hardingsgraad samen, en stem de encapsulant daarop af in plaats van de twee onafhankelijk te kopen. Als u een stuklijst opstelt voor een nieuwe lijn, stuur ons dan het moduleformaat en het glas dat u overweegt, en wij vertellen u wat de optische specificatie moet bevatten.
