211service.com
Banar vägen för billiga, flexibla solpaneler
I flera år har solcellsföretag velat göra lätta, flexibla paneler som är billiga att frakta och enkla att installera (genom att rulla ut dem över stora ytor). Men de har hållits uppe av brist på bra och prisvärda glasersättningar.
Solskydd: Denna polymerfilm försluter vatten mycket bättre än annan plast – den kan skydda solpaneler i årtionden.
Nu 3M tror att det har hittat en lösning. Denna vecka presenterade företaget en plastfilm som den säger kan konkurrera med glas i dess förmåga att skydda de aktiva materialen i solceller från väder och vind och spara pengar för tillverkare och deras kunder.
Skyddsfilmen är en flerskikts, fluorpolymer-baserad skiva som kan ersätta glas som skyddande frontkåpa på solpaneler, säger Derek DeScioli, affärsutvecklingschef för 3M:s division för förnybar energi. Tillverkare laminerar arken på solpanelerna för att täta dem och skydda dem från fukt och andra väderelement som kan vara dödliga för solcellerna inuti.
Filmen är 3M:s svar på efterfrågan från solpanelstillverkare – särskilt tillverkare av vissa tunnfilmssolceller – på ett alternativ till glas. Glas har varit valet av rustning eftersom det är billigt, väderbeständigt och tillräckligt hållbart för att hålla i årtionden. De allra flesta solpaneler som tillverkas idag är beroende av glas som topplock. Men glas tillför också vikt och bulk till solpaneler, och det måste förpackas noggrant så att det inte går sönder, vilket ökar fraktkostnaderna. Genom att ersätta glas kan den nya filmen undanröja behovet av stödställningar, vilket är särskilt användbart på tak som inte kan bära mycket vikt. Att blanda solpaneler i tak kan också övervinna estetiska invändningar från husägare.
Flexibla solpaneler har alla dessa fantastiska fördelar, men då kommer du till frågan om hur du kapslar in dem. Under många år har människor inte uppskattat detta problem, säger Steven Hegedus, en forskare vid Institute of Energy Conversion vid University of Delaware.
Att använda plast för att skydda solceller är ingen ny idé. Du kan hitta plasttäckta solceller i campingutrustning och nyheter som ryggsäckar med inbyggda solenergiladdare. Men den här typen av plastfilm är inte utformad för att tåla kontinuerlig utomhusexponering i 20 till 25 år, vilket är hur länge solpaneler ska hålla, säger Hegedus.
Flera andra företag har nyligen börjat marknadsföra frontkåpor i plast för flexibla solpaneler, men 3M:s material har en storleksordning högre prestanda när det gäller att hålla ute fukt, vilket är nyckeln till lång livslängd.
United Solar Ovonic är den enda stora tunnfilmstillverkaren som har levererat flexibla paneler i flera år. Michigan-företaget använder amorft kisel, som inte heller är lika känsligt för fukt som andra nya föreningar. Dess amorfa kisel solpaneler kan bara omvandla cirka 7 procent av solljuset som faller på dem till elektricitet, en låg effektivitetsgrad som har gjort Uni-Solars produkter mindre önskvärda. Uni-Solar använder ett fluorpolymerbaserat harts från DuPont som topplack för sina paneler.
Solceller gjorda av ett halvledarmaterial som innehåller koppar, indium, gallium och selen (CIGS) kan vara nästan dubbelt så effektiva som amorft kisel, men är känsligare för fukt och kräver därför bättre skydd mot elementen. Många CIGS-tillverkare har redan kommit på tillverkningsprocesser för att deponera blandningen på rullar av böjlig metallfolie eller plast. Företagen säger att de kan göra solpaneler snabbare med denna roll-to-roll process; att uppnå högre produktionsvolymer är avgörande för att sänka tillverkningskostnaderna. Men de har förlitat sig på glas för frontskivan på grund av brist på lämplig plast. Bortsett från CIGS-solpanelstillverkare, riktar 3M sig också mot utvecklare av kadmiumtellurid och organiska tunnfilmer, säger DeScioli.
Minnesota-baserade 3M satsade på att utveckla ett mer hållbart fronthölje, och resultatet är en plastfilm som är 23 mikrometer tjock, mycket tunnare än det 3 000 mikrometer glas som vanligtvis finns på solpaneler idag, säger DeScioli. Företaget använder fluorpolymer eftersom materialet inte tillåter vatten att sippra igenom lätt, och det är resistent mot höga temperaturer och ultraviolett strålning. 3M konstruerade också filmen för att förhindra att den reflekterar mycket solljus. 3M säger att dess film kan uppnå vattenångöverföringshastigheter på mindre än 0,0005 gram vatten per kvadratmeter och dag. Andra främre spärrfilmer kan släppa in hundratals gånger mer fukt.
DeScioli säger att filmen kan lamineras i samma roll-to-roll-process som används för att deponera tunnfilmshalvledare, och det kan sänka produktionskostnaderna. Flexibla solpaneler kan också vara större än glaspaneler eftersom den flexibla varianten inte kräver stöd av ett hyllsystem och kan vara lättare att transportera. Tiden och kostnaderna för att montera en rad stora paneler kan vara betydligt mindre än att sätta ihop många små paneler, säger han.
Det primära värdet av vår film är att den gör det möjligt för våra tillverkare att göra större moduler med rulla-till-rulle-processen, säger DeScioli. Han säger att även om materialet i sig inte kommer att kosta mindre än glas, kommer det att minska de totala kostnaderna genom att spara på tillverkning och installation.
3M gör filmen på en pilotproduktionslinje och planerar att massproducera den nästa år. Företaget säger att det har radat upp kunder, men DeScioli vägrar att avslöja dem.