Френският институт за слънчева енергия INES разработи нови фотоволтаични модули с термопласти и естествени влакна, произведени в Европа, като лен и базалт. Учените имат за цел да намалят отпечатъка върху околната среда и теглото на слънчевите панели, като същевременно подобрят рециклирането.
Рециклиран стъклен панел отпред и ленен композит отзад
Изображение: GD
От pv списание Франция
Изследователи от Националния институт за слънчева енергия на Франция (INES) – подразделение на Френската комисия за алтернативни енергии и атомна енергия (CEA) – разработват слънчеви модули с нови биологични материали в предната и задната страна.
„Тъй като въглеродният отпечатък и анализът на жизнения цикъл вече са се превърнали в основни критерии при избора на фотоволтаични панели, снабдяването с материали ще се превърне в решаващ елемент в Европа през следващите няколко години“, каза Анис Фуини, директор на CEA-INES , в интервю за pv magazine France.
Aude Derrier, координатор на изследователския проект, каза, че нейните колеги са разгледали различните материали, които вече съществуват, за да намерят такъв, който би могъл да позволи на производителите на модули да произвеждат панели, които подобряват производителността, издръжливостта и разходите, като същевременно намаляват въздействието върху околната среда. Първият демонстратор се състои от слънчеви клетки с хетеропреход (HTJ), интегрирани в изцяло композитен материал.
„Предната страна е направена от напълнен с фибростъкло полимер, който осигурява прозрачност“, каза Дериер. „Задната страна е направена от композит на базата на термопласти, в който е интегрирана сплитка от две влакна, ленено и базалтово, което ще осигури механична здравина, но и по-добра устойчивост на влага.“
Ленът се добива от Северна Франция, където вече присъства цялата индустриална екосистема. Базалтът се добива другаде в Европа и е изтъкан от индустриален партньор на INES. Това намали въглеродния отпечатък със 75 грама CO2 на ват в сравнение с референтен модул със същата мощност. Теглото също е оптимизирано и е под 5 килограма на квадратен метър.
„Този модул е насочен към покривната фотоволтаична и интеграция на сградите“, каза Дериер. „Предимството е, че е естествено черен на цвят, без нужда от заден лист. По отношение на рециклирането, благодарение на термопластмасите, които могат да бъдат претопени, разделянето на слоевете също е технически по-просто.“
Модулът може да бъде направен без адаптиране на текущи процеси. Derrier каза, че идеята е технологията да се прехвърли на производителите, без допълнителни инвестиции.
„Единственият императив е да има фризери за съхранение на материала и да не се стартира процесът на омрежване на смола, но повечето производители днес използват препрег и вече са оборудвани за това“, каза тя.
„Работихме върху втория живот на стъклото и разработихме модул, съставен от повторно използвано 2,8 mm стъкло, което идва от стар модул“, каза Дериер. „Използвахме също термопластичен капсулант, който не изисква омрежване, който следователно ще бъде лесен за рециклиране, и термопластичен композит с ленени влакна за устойчивост.“
Безбазалтовата задна страна на модула има естествен цвят на лен, което може да бъде естетически интересно за архитектите по отношение на интегрирането на фасадата, например. В допълнение, инструментът за изчисляване на INES показа 10% намаление на въглеродния отпечатък.
„Сега е наложително да поставим под въпрос веригите за доставки на фотоволтаици“, каза Джуини. „С помощта на региона Рона-Алпи в рамките на Международния план за развитие, ние потърсихме играчи извън слънчевия сектор, за да намерим нови термопласти и нови влакна. Помислихме и за настоящия процес на ламиниране, който е много енергоемък.“
Между херметизирането, пресоването и фазата на охлаждане, ламинирането обикновено продължава между 30 и 35 минути, с работна температура от около 150 C до 160 C.
„Но за модули, които все повече включват екологично проектирани материали, е необходимо термопластите да се трансформират при около 200 C до 250 C, като се знае, че HTJ технологията е чувствителна към топлина и не трябва да надвишава 200 C“, каза Дериер.
Изследователският институт си партнира с базирания във Франция специалист по индукционна термокомпресия Roctool, за да намали времената на цикъла и да направи форми според нуждите на клиентите. Заедно те са разработили модул със задна страна, изработена от термопластичен композит от полипропиленов тип, към който са интегрирани рециклирани въглеродни влакна. Предната страна е изработена от термопласти и фибростъкло.
„Процесът на индукционна термокомпресия на Roctool прави възможно бързото нагряване на двете предни и задни плочи, без да се налага достигане на 200 C в сърцевината на HTJ клетките“, каза Дериер.
Компанията твърди, че инвестицията е по-ниска и процесът може да постигне време на цикъл от само няколко минути, като същевременно използва по-малко енергия. Технологията е насочена към производителите на композитни материали, за да им даде възможност да произвеждат части с различни форми и размери, като същевременно интегрират по-леки и по-издръжливи материали.
Време на публикуване: 24 юни 2022 г