S rozvojem technologií roste poptávka po energii a solární energie jako čistý a obnovitelný zdroj přitahuje stále větší pozornost.
Fotovoltaické panely, jako jedno z hlavních zařízení pro výrobu solární energie, měly svou účinnost a cenu jako klíčové faktory omezující jejich široké použití. Za účelem řešení těchto problémů vědci neustále zkoumají nové materiály a technologie. Mezi nimi technické plasty s vynikajícími komplexními vlastnostmi, jako je vysoká tuhost, nízké tečení, vysoká mechanická pevnost, dobrá tepelná odolnost a vynikající elektrická izolace, se ukázaly jako klíčová alternativa ke kovům pro konstrukční materiály při výrobě fotovoltaických panelů.
Podle údajů institucí zabývajících se průzkumem trhu se roční výstupní hodnota globálního trhu fotovoltaických komponent odhaduje na 4 až 5 miliard amerických dolarů, přičemž více než 50% z toho je využito na plastové komponenty.
Co jsou inženýrské plasty
Technické plasty jsou typem vysoce výkonného plastu známého pro své vynikající mechanické vlastnosti, chemickou odolnost, tepelnou stabilitu a odolnost proti opotřebení. Tyto plasty slouží jako technické materiály schopné nahradit kovy při výrobě strojních součástí a dalších aplikacích. Široké uplatnění nacházejí v různých průmyslových odvětvích, včetně elektroniky, automobilového průmyslu, stavebnictví, kancelářského vybavení, strojů, letectví a dalších.
Rozvoj technických plastů nejen podporuje klíčová národní průmyslová odvětví a moderní high-tech odvětví, ale také stimuluje transformaci tradičních průmyslových odvětví a úpravu produktových struktur. Díky své všestrannosti jsou vhodné pro širokou škálu komplexních inženýrských aplikací, poskytují inovativní řešení v různých sektorech a hrají klíčovou roli v moderní výrobě.
Aplikace různých technických plastů ve fotovoltaických panelech
01 Polykarbonát (PC)
Polykarbonát je optický plast známý pro svou vysokou pevnost, odolnost proti nárazu a průhlednost. Je lehčí než sklo, má dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům a je odolný proti chemické korozi. Polykarbonát se běžně používá při výrobě ochranných brýlí, ochranných obličejových štítů, krytů automobilových svítilen, zobrazovacích panelů atd.
Aplikace polykarbonátu ve fotovoltaických panelech
(1) Materiál krytu: Polykarbonát se svou vysokou pevností, odolností proti nárazu a průhledností se často používá jako krycí materiál pro fotovoltaické panely. Slouží k ochraně solárních článků a dalších důležitých součástí před poškozením z vnějšího prostředí, jako jsou nárazy, počasí a UV záření.
(2) Materiál zadní strany: Ve fotovoltaických panelech může polykarbonát fungovat také jako materiál zadní vrstvy. Zadní vrstva se nachází na zadní straně solárních článků a poskytuje strukturální podporu a ochranu součástí baterie. Polykarbonátové zadní vrstvy nabízejí dobrou pevnost a odolnost proti povětrnostním vlivům, účinně chrání solární články a prodlužují jejich životnost.
(3) Materiál těsnění: Fotovoltaické panely vyžadují vynikající těsnicí výkon, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti, prachu a dalších nečistot do vnitřku panelu. Polykarbonát lze použít jako těsnící materiál k zapouzdření a zajištění solárních článků a dalších komponent, čímž je zajištěn dlouhodobý stabilní provoz fotovoltaických panelů.
(4) Optická vlnovodná deska: Polykarbonátové materiály mají vysokou propustnost světla, díky čemuž jsou vhodné pro výrobu optických vlnovodných desek. Optické vlnovodné desky se používají k vedení světla z okrajů fotovoltaického panelu do oblasti solárního článku, čímž se zvyšuje účinnost využití světla.
Klíčoví dodavatelé
Bayer AG, LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.
Výhody polykarbonátu
(1) Odolnost proti nárazu: Polykarbonát vykazuje vynikající odolnost proti nárazu a účinně zabraňuje rozbití nebo poškození panelu.
(2) Vysoká průhlednost: Polykarbonát má vynikající průhlednost a účinně přenáší sluneční světlo do vrstvy solárních článků.
(3) Lehký: Ve srovnání s tradičními skleněnými materiály je polykarbonát lehčí, což přispívá ke snížení hmotnosti fotovoltaických panelů, usnadňuje instalaci a přepravu.
(4) Odolnost proti povětrnostním vlivům: Polykarbonát má dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům, odolává vlivu UV záření, vlhkosti a teplotním změnám, udržuje stabilitu a životnost panelu.
Stručně řečeno, polykarbonát je široce používán ve fotovoltaických panelech, poskytuje kritické funkce, jako je ochrana, podpora, těsnění a optický přenos, což přispívá ke zlepšení výkonu a spolehlivosti fotovoltaických panelů.
02 Polymethylmethakrylát (PMMA)
Polymethylmethakrylát, také známý jako akrylové nebo akrylátové sklo, je optický plast vyznačující se vynikající průhledností a optickou kvalitou. Má vysokou odolnost proti ultrafialovému (UV) záření a vynikající odolnost vůči povětrnostním vlivům.
Aplikace polymethylmethakrylátu ve fotovoltaických panelech
(1) Optické čočky: PMMA, se svou dobrou průhledností a optickou kvalitou, se běžně používá při výrobě optických čoček pro fotovoltaické panely. Optické čočky koncentrují světlo na povrch solárních článků, čímž zvyšují účinnost absorpce světla. PMMA čočky mají vysokou propustnost, což umožňuje efektivnější přeměnu slunečního záření na elektřinu.
(2) Optické vlnovodné desky: Optické vlnovodné desky vedou světlo od okrajů fotovoltaických panelů do oblasti solárních článků, čímž zlepšují efektivitu využití světla. PMMA se svým vysokým výkonem propustnosti světla lze použít k výrobě optických vlnovodných desek, čímž se optimalizuje distribuce světla a přenos světla pro zvýšení účinnosti panelu.
(3) Ochranné kryty a kryty: PMMA může také sloužit jako ochranné kryty a krycí materiály pro fotovoltaické panely. Vyznačuje se vynikající průhledností a odolností proti nárazu, účinně chrání solární články a další důležité součásti před poškozením vnějšího prostředí, jako jsou nárazy, počasí a UV záření.
Klíčoví dodavatelé
Evonik Industries, Rohm Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Chimei Corporation, KOLON Industries, Inc., Kuraray Co., Ltd., Suzhou Double Elephant Microfibers Co., Ltd., Wanhua Chemical Group Co., Ltd., Huizhou Huifeng Chemical Co., Ltd.
Výhody polymethylmethakrylátu
(1) Vysoká průhlednost: PMMA má vynikající průhlednost, účinně přenáší sluneční světlo do vrstvy solárního článku, čímž zvyšuje účinnost absorpce světla.
(2) Lehký: PMMA má nízkou hustotu, což z něj činí materiál, který může snížit celkovou hmotnost fotovoltaických panelů, což usnadňuje instalaci a přepravu.
(3) Odolnost vůči povětrnostním vlivům: PMMA vykazuje dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům, odolává vlivu UV záření, vlhkosti a teplotním změnám, čímž prodlužuje životnost panelu.
(4) Odolnost proti nárazu: PMMA má dobrou odolnost proti nárazu, účinně chrání solární články a další klíčové komponenty před vnějšími vlivy.
Stručně řečeno, PMMA, používaný jako optické čočky, optické vlnovodné desky a krycí materiály pro fotovoltaické panely, nabízí vynikající průhlednost, lehké vlastnosti, odolnost proti povětrnostním vlivům a odolnost proti nárazu. Hraje zásadní roli při zlepšování účinnosti absorpce světla, distribuce a prostupu světla a ochraně solárních článků ve fotovoltaických panelech.
03 Polystyren (PS)
Polystyren je optický plast s vysokou průhledností a indexem lomu. Vykazuje dobrou optickou jednotnost a kvalitu povrchu, běžně používané při výrobě optických čoček, substrátů a optických vlnovodů.
Aplikace polystyrenu ve fotovoltaických panelech
(1) Dielektrická vrstva: Dielektrická vrstva ve fotovoltaických panelech je umístěna mezi solárními články a zadní vrstvou, slouží k izolaci proudu mezi články a ostatními součástmi a zabraňuje zkratům a poškození. Polystyrenovou fólii lze použít jako materiál dielektrické vrstvy poskytující izolační vlastnosti, které účinně izolují proud.
(2) Optická vlnovodná deska: Optické vlnovodné desky ve fotovoltaických panelech vedou světlo od okrajů panelu do oblasti solárních článků, čímž zvyšují efektivitu využití světla. Polystyren se svou vysokou propustností světla může být použit jako materiál pro optické vlnovodné desky, což pomáhá při optimalizaci distribuce a přenosu světla.
(3) Pomocné komponenty: Polystyren lze také použít pro pomocné komponenty ve fotovoltaických panelech, jako jsou nosné konstrukce a konektory. Díky své nízké hustotě a dobrým zpracovatelským vlastnostem může polystyren nabídnout lehká nosná a spojovací řešení.
Klíčoví dodavatelé
DOW (Dow Chemical), BASF, FINA, CHEVRON (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styrolution, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu Sunplas Co., Ltd.).
Výhody polystyrenu
(1) Nízké náklady: Polystyren je běžný plast s nižšími výrobními náklady, což přispívá ke snížení výrobních nákladů na fotovoltaické panely.
(2) Nízká hmotnost: Polystyren má nízkou hustotu, díky čemuž je relativně lehký, což usnadňuje snížení celkové hmotnosti fotovoltaických panelů pro snadnější instalaci a přepravu.
(3) Izolační vlastnosti: Polystyren vykazuje dobré izolační vlastnosti, účinně izoluje proud a zlepšuje bezpečnost a spolehlivost fotovoltaických panelů.
(4) Výkon propustnosti světla: Polystyren má vysokou transparentnost a výkon propustnosti světla, což napomáhá efektivnějšímu přenosu světla do vrstvy solárních článků, čímž zvyšuje účinnost absorpce světla fotovoltaickými panely.
04 Polyetylen (PE)
Polyetylen je běžný plastový materiál známý pro svou vysokou průhlednost a vynikající odolnost proti chemické korozi. Obvykle se používá při výrobě fólií, obalových materiálů, optických povlaků atd.
Aplikace polyetylenu ve fotovoltaických panelech
(1) Materiál zadní strany: Polyetylen lze použít jako materiál zadní vrstvy pro fotovoltaické panely. Zadní vrstva se nachází na zadní straně solárních článků a poskytuje strukturální podporu a ochranu součástí baterie. Polyetylenové zadní vrstvy vykazují dobrou pevnost, odolnost proti povětrnostním vlivům a chemickou korozi, účinně chrání solární články a prodlužují jejich životnost.
(2) Materiál těsnění: Fotovoltaické panely vyžadují účinné utěsnění, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti, prachu a dalších nečistot do vnitřku panelu. Polyetylen lze použít jako těsnící materiál pro zapouzdření a zajištění solárních článků a dalších komponentů, zajišťujících dlouhodobý stabilní provoz fotovoltaických panelů.
(3) Pomocné komponenty: Polyetylen lze také použít pro pomocné komponenty ve fotovoltaických panelech, jako jsou nosné konstrukce a konektory. Díky své nízké hustotě a dobrým zpracovatelským vlastnostem může polyetylen poskytovat lehká řešení pro podporu a spojení.
Klíčoví dodavatelé
Toray Industries, Inc., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.
Výhody polyetylenu jako materiálu fotovoltaických panelů
(1) Nízké náklady: Polyethylen je běžný plast s nižšími výrobními náklady, což přispívá ke snížení výrobních nákladů na fotovoltaické panely.
(2) Nízká hmotnost: Polyetylen má nízkou hustotu, díky čemuž je relativně lehký, což usnadňuje snížení celkové hmotnosti fotovoltaických panelů pro snadnější instalaci a přepravu.
(3) Odolnost proti povětrnostním vlivům: Polyetylen vykazuje dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům, odolává vlivu UV záření, vlhkosti a teplotním změnám, čímž prodlužuje životnost panelu.
(4) Odolnost proti chemické korozi: Polyetylen má dobrou chemickou odolnost proti korozi se schopností odolávat některým chemikáliím, čímž se zvyšuje životnost fotovoltaických panelů.
05 Polytetrafluorethylen (PTFE)
Polytetrafluorethylen je optický plast známý svou inertní povahou a odolností vůči vysokým teplotám. Vykazuje vynikající chemickou odolnost, tepelnou odolnost a nízký koeficient tření, běžně používaný při výrobě optických povlaků, těsnících materiálů a optických zařízení v prostředí s vysokou teplotou.
Aplikace polytetrafluorethylenu ve fotovoltaických panelech
(1) Dielektrická vrstva: Polytetrafluoretylen lze použít jako jeden z materiálů dielektrické vrstvy ve fotovoltaických panelech. Dielektrická vrstva je umístěna mezi solárními články a zadní vrstvou, izoluje proud mezi články a dalšími součástmi, aby se zabránilo zkratům a poškození. PTFE má vynikající izolační vlastnosti a odolnost proti chemické korozi, účinně izoluje proud.
(2) Materiál těsnění: Fotovoltaické panely vyžadují účinné utěsnění, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti, prachu a dalších nečistot do vnitřku panelu. PTFE s vynikající chemickou odolností proti korozi, odolností vůči vysokým teplotám a nízkým koeficientem tření může sloužit jako vynikající těsnicí materiál zajišťující dlouhodobý stabilní provoz fotovoltaických panelů.
(3) Materiál povlaku: PTFE lze použít jako nátěrový materiál pro fotovoltaické panely, který poskytuje funkce, jako je ochrana proti znečištění, odolnost proti poškrábání, odolnost proti UV záření a odolnost proti povětrnostním vlivům. Má dobrou chemickou odolnost a nízkou přilnavost k povrchu, což umožňuje povlaku chránit povrch panelu před znečištěním a poškozením.
Klíčoví dodavatelé
DuPont, LG Chem, Toray Industries, Inc., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.
Výhody polytetrafluoretylenu jako materiálu fotovoltaických panelů
(1) Odolnost vůči vysokým teplotám: PTFE má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a udržuje stabilitu ve vysokoteplotním prostředí vhodném pro pracovní podmínky fotovoltaických panelů.
(2) Odolnost proti chemické korozi: PTFE vykazuje vynikající odolnost proti chemické korozi, odolává korozi kyselin, zásad a dalších chemikálií, čímž prodlužuje životnost panelu.
(3) Nízký koeficient tření: PTFE má extrémně nízký koeficient tření, snižuje povrchové tření a opotřebení, zvyšuje výkon a životnost panelu.
(4) Vynikající vlastnosti proti znečištění: Povlaky PTFE vykazují vynikající vlastnosti proti znečištění, účinně snižují přilnavost nečistot a prachu, zachovávají čistotu a účinnost absorpce světla panelu. Je důležité poznamenat, že výroba a aplikace PTFE vyžadují speciální manipulační a technické požadavky kvůli jeho špatné adhezi k jiným materiálům. Proto při použití PTFE ve fotovoltaických panelech jsou nezbytné vhodné metody zpracování a lepení, aby byla zajištěna dobrá adheze a spolupráce s ostatními součástmi.
Perspektivy vývoje a výzvy technických plastů
Vyhlídky
Lehkost a flexibilita
Technické plasty se vyznačují nízkou hmotností a ohebností, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace ve flexibilních fotovoltaických technologiích a ohebných bateriích. To usnadňuje realizaci flexibilnějších a lehčích fotovoltaických zařízení v různých scénářích.
Nižší výrobní náklady
Využití technických plastů pro fotovoltaické materiály obecně znamená nižší výrobní náklady ve srovnání s tradičními skleněnými materiály. To pomáhá snižovat výrobní náklady fotovoltaických panelů a zvyšuje komerční konkurenceschopnost fotovoltaické technologie.
Odolnost vůči nárazům a povětrnostním vlivům
Technické plasty se vyznačují dobrou odolností proti nárazu a povětrnostními vlivy a poskytují ochranu solárním článkům a dalším součástem v drsných podmínkách prostředí. To zvyšuje odolnost fotovoltaických panelů a umožňuje jim dlouhodobě stabilně fungovat venku.
Problémy a výzvy
Technická výkonnost
Fotovoltaické panely vyžadují vynikající optický výkon, včetně faktorů, jako je propustnost, index lomu a disperze. Při vývoji technických plastových materiálů je zásadní zajistit, aby mohly nabízet dostatečnou propustnost světla a průhlednost, aby byla zachována účinnost fotovoltaických panelů.
Tepelná stabilita
Fotovoltaické panely pracují v prostředí s vysokou teplotou, což vyžaduje technické plasty s dobrou tepelnou stabilitou, aby se zabránilo měknutí nebo degradaci plastových materiálů, což by mohlo ovlivnit výkon a životnost panelu.
Odolnost proti UV záření
Fotovoltaické panely musí odolávat dopadu UV záření, aby nedocházelo ke stárnutí a žloutnutí plastových materiálů. Vývoj technických plastů s dobrou odolností vůči povětrnostním vlivům a UV záření představuje zásadní výzvu.
Udržitelnost
V oblasti fotovoltaiky je stále důležitější udržitelnost a ekologické povědomí. Vývoj recyklovatelných a znovu použitelných technických plastů a přijetí metod výroby a likvidace šetrných k životnímu prostředí jsou zásadními aspekty pro udržitelný rozvoj ve fotovoltaickém sektoru.
V současné době je aplikace technických plastů v oblasti fotovoltaiky relativně nová a je stále ve fázi výzkumu a vývoje. Navzdory stávajícím výzvám, s technologickým pokrokem a inovacemi, zůstávají vyhlídky pro použití technických plastů ve fotovoltaické oblasti slibné, protože mají potenciál přinést více výhod a inovací do fotovoltaické technologie.