211service.com
De weg vrijmaken voor goedkope, flexibele zonnepanelen
Jarenlang wilden zonne-energiebedrijven lichtgewicht, flexibele panelen maken die goedkoop te verzenden en eenvoudig te installeren zijn (door ze over grote oppervlakken af te rollen). Maar ze worden opgehouden door een gebrek aan goede en betaalbare glasvervangers.
Zonwering: Deze polymeerfilm sluit water veel beter af dan andere kunststoffen - het kan zonnepanelen tientallen jaren beschermen.
nutsvoorzieningen 3M denkt een oplossing te hebben gevonden. Deze week onthulde het bedrijf een plastic film waarvan het zegt dat het kan wedijveren met glas in zijn vermogen om de actieve materialen in zonnecellen tegen de elementen te beschermen en geld te besparen voor fabrikanten en hun klanten.
De beschermende film is een meerlagige, op fluorpolymeer gebaseerde plaat die glas kan vervangen als de beschermende voorkant van zonnepanelen, zegt Derek DeScioli, business development manager voor de duurzame-energiedivisie van 3M. Fabrikanten lamineren de platen op de zonnepanelen om ze goed af te dichten en ze te beschermen tegen vocht en andere weerselementen die dodelijk kunnen zijn voor de zonnecellen binnenin.
De film is het antwoord van 3M op de vraag van fabrikanten van zonnepanelen, met name fabrikanten van bepaalde dunnefilmzonnecellen, naar een alternatief voor glas. Glas was het favoriete pantser omdat het goedkoop, weerbestendig en duurzaam genoeg is om tientallen jaren mee te gaan. De overgrote meerderheid van de zonnepanelen die tegenwoordig worden gemaakt, vertrouwen op glas als de bovenklep. Maar glas voegt ook gewicht en volume toe aan zonnepanelen, en het moet zorgvuldig worden verpakt om te voorkomen dat het breekt, wat de verzendkosten verhoogt. Door glas te vervangen, kan de nieuwe folie de noodzaak voor ondersteunende rekken wegnemen, wat vooral handig is op daken die niet veel gewicht kunnen dragen. Het mengen van zonnepanelen in daken kan ook esthetische bezwaren van huiseigenaren wegnemen.
Flexibele zonnepanelen hebben al deze mooi klinkende voordelen, maar dan kom je op de vraag hoe je ze inkapselt. Jarenlang beseften mensen dit probleem niet, zegt Steven Hegedus, een wetenschapper aan het Institute of Energy Conversion van de University of Delaware.
Het gebruik van plastic om zonnecellen te beschermen is geen nieuw idee. Je vindt zonnecellen met een plastic omhulsel in kampeerspullen en noviteiten zoals rugzakken met ingebouwde opladers voor zonne-energie. Maar dit type plastic folie is niet ontworpen om 20 tot 25 jaar lang continu buiten te worden blootgesteld, en dat is hoe lang zonnepanelen zouden moeten meegaan, zegt Hegedus.
Verschillende andere bedrijven zijn onlangs begonnen met het op de markt brengen van plastic frontcovers voor flexibele zonnepanelen, maar het materiaal van 3M heeft een orde van grootte hogere prestatie wat betreft het buiten houden van vocht, wat essentieel is voor een lange levensduur.
United Solar Ovonic is de enige grote dunnefilmproducent die al jaren flexibele panelen verzendt. Het bedrijf uit Michigan gebruikt amorf silicium, dat ook niet zo gevoelig is voor vocht als andere opkomende verbindingen. De zonnepanelen van amorf silicium kunnen slechts ongeveer 7 procent van het zonlicht dat erop valt omzetten in elektriciteit, een lage efficiëntie die de producten van Uni-Solar minder aantrekkelijk heeft gemaakt. Uni-Solar gebruikt een op fluorpolymeer gebaseerde hars van DuPont als toplaag voor zijn panelen.
Zonnecellen gemaakt van een halfgeleidermateriaal dat koper, indium, gallium en selenium (CIGS) bevat, kunnen bijna twee keer zo efficiënt zijn als amorf silicium, maar zijn gevoeliger voor vocht en vereisen daarom een betere bescherming tegen de elementen. Veel CIGS-fabrikanten hebben al productieprocessen bedacht om de verbinding op rollen buigzame metaalfolie of plastic te deponeren. De bedrijven zeggen met dit roll-to-roll-proces zonnepanelen sneller te kunnen maken; het bereiken van hogere productievolumes is cruciaal voor het verlagen van de productiekosten. Maar vanwege een gebrek aan geschikt plastic zijn ze op glas aangewezen voor het voorblad. Naast CIGS-zonnepaneelmakers richt 3M zich ook op ontwikkelaars van cadmiumtelluride en organische dunne films, zegt DeScioli.
Het in Minnesota gevestigde 3M wilde een duurzamere behuizing aan de voorkant ontwikkelen, en het resultaat is een plastic film die 23 micrometer dik is, veel dunner dan het glas van 3000 micrometer dat tegenwoordig typisch op zonnepanelen te vinden is, zegt DeScioli. Het bedrijf gebruikt fluorpolymeer omdat het materiaal niet gemakkelijk water doorlaat en het bestand is tegen hoge temperaturen en ultraviolette straling. 3M heeft de film ook ontworpen om te voorkomen dat deze veel zonlicht weerkaatst. 3M zegt dat zijn film waterdamptransmissiesnelheden van minder dan 0,0005 gram water per vierkante meter per dag kan bereiken. Andere barrièrefilms aan de voorkant kunnen honderden keren meer vocht binnenlaten.
DeScioli zegt dat de film kan worden gelamineerd in hetzelfde roll-to-roll-proces dat wordt gebruikt om dunne-filmhalfgeleiders af te zetten, en dat kan de productiekosten verlagen. Flexibele zonnepanelen kunnen ook groter zijn dan glazen panelen, omdat de flexibele variant geen ondersteuning van een stellingsysteem nodig heeft en gemakkelijker te vervoeren is. De tijd en kosten voor het samenstellen van een reeks grote panelen kunnen aanzienlijk minder zijn dan het samenstellen van veel kleine panelen, zegt hij.
De primaire waarde van onze film is dat het onze fabrikanten in staat stelt grotere modules te maken met het roll-to-roll-proces, zegt DeScioli. Hij zegt dat hoewel het materiaal zelf niet minder kost dan glas, het de totale kosten zal verlagen door te besparen op fabricage en installatie.
3M maakt de film in een proefproductielijn en is van plan om hem volgend jaar in massaproductie te nemen. Het bedrijf zegt dat het klanten heeft opgesteld, maar DeScioli weigert deze bekend te maken.