Изследователски екип в Италия е разработил нова архитектура на слънчев модул от гъвкав кристален силиций (c-Si) без стъкло, базиран на полиетилен терефталат (PET) и ламиниране чрез пресоване на ролка към ролка.
Екипът от Университета в Падуа е анализирал ефективността на процеса ролка към ролка, производителността на клетките преди и след ламинирането и въздействието на напукани клетки върху последователно свързани мини-модули при различни работни условия.
„Основната архитектурна новост се състои в комбинирането на търговски зрели, 150-μm взаимосвързани кристални силициеви клетки със задни контакти с напълно безстъклен PET/EVA/c-Si/EVA/PET стек, произведен чрез еднопроходен, атмосферен процес на горещо ламиниране тип ролка към ролка“, каза авторът Паола Джакуза.
„Докато предишни проучвания са демонстрирали отделно гъвкави ултратънки клетки или модули на базата на PET, тази архитектура интегрира гъвкавост, установена c-Si технология и мащабируема обработка с ниски капиталови разходи в концепцията на един модул“, допълни тя.
Външният PET слой, обикновено използван като заден лист в модулните архитектури, осигурява механична защита за крехките силициеви клетки в конфигурацията без стъкло.
„Той смекчава напреженията, свързани с удар, вибрации и термомеханично натоварване, предизвикано от температурни колебания“, поясни Джакуза. „Замяната на стъклото със слоеве на базата на PET води до значително намаляване на общото тегло на модула в сравнение с еквивалента стъкло/стъкло“.
Екипът е изработил модулите, използвайки търговски SunPower Maxeon Gen III IBC клетки, вместо да произвежда самите клетки. Тествани са голи клетки като еталон, както и едноклетъчни 1х1 модули и 2х2 модули, състоящи се от четири последователно свързани клетки.
Изследователите са ламинирали стека от модули с търговски ламинатор с горещо валцоване, за да емулират процес „ролка към ролка“. Базовият процес е използвал температура на ролката от 130°C, скорост на ролката от 9 mm/s и разстояние между ролките от 2 mm.
„Комбинираното използване на измервания. показва, че приблизително 4,4% относителна загуба на ефективност след ламиниране е предимно оптична – причинена от отражение от предната повърхност – а не резултат от електрически активни пукнатини или индуцирано от процеса увреждане на клетките“, казва Джакуза.
По време на механичните тестове едноклетъчен модул не показва образуване на пукнатини при огъване до радиус от 95,4 мм, което съответства на 0,2% механично напрежение. Неговата ефективност намалява само с около 3,4%, главно поради неравномерно осветление.
Модулът 2х2, междувременно, запазва 93% от изходната си мощност в плоско състояние при радиус на огъване от 155 мм. След 672 часа при фиксиран радиус на огъване от 150 мм, модулът запазва 96,12% от първоначалната си ефективност.
„Тези измервания след това бяха преобразувани в инженерни критерии – включително препоръчителен радиус на огъване над 200 мм, подходящи ограничения за свързване и разпоредби за управление на температурата – свързвайки дизайна на модула директно с практическата интеграция на сградно-интегрирани фотоволтаични системи (BIPV)“, уточни Джакуза.
Екипът планира да намали загубите от отражение на границата въздух/PET чрез въвеждане на антирефлексни покрития. Изследователите възнамеряват също да заменят конвенционалното запояване с тел с паста за спояване, което ще облекчи стъпката на ламиниране чрез механизма “ролка към ролка”.
