Mit der Entwicklung der Technologie steigt der Bedarf an Energie, und Solarenergie als saubere und erneuerbare Quelle hat zunehmend Aufmerksamkeit auf sich gezogen..

Photovoltaikmodule sind eines der wichtigsten Geräte zur Erzeugung von Solarstrom. Ihre Effizienz und ihre Kosten sind jedoch die Hauptfaktoren, die ihre weitverbreitete Anwendung einschränken. Um diese Probleme anzugehen, erforschen Wissenschaftler ständig neue Materialien und Technologien. Dazu gehören Technische Kunststoffe mit ihren hervorragenden Gesamteigenschaften wie hoher Steifigkeit, geringer Kriechneigung, hoher mechanischer Festigkeit, guter Hitzebeständigkeit und hervorragender elektrischer Isolierung haben sich als wichtige Alternative zu Metallen als Strukturmaterialien bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen herausgestellt.

Nach Angaben von Marktforschungsinstituten wird der jährliche Produktionswert des globalen Marktes für Photovoltaikkomponenten auf rund 4 bis 5 Milliarden US-Dollar geschätzt, wobei über 50 % davon auf Kunststoffkomponenten entfallen.

Was sind technische Kunststoffe  

Technische Kunststoffe sind Hochleistungskunststoffe, die für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften, ihre chemische Beständigkeit, ihre thermische Stabilität und ihre Verschleißfestigkeit bekannt sind. Diese Kunststoffe dienen als Konstruktionsmaterialien und können Metalle bei der Herstellung von Maschinenbauteilen und anderen Anwendungen ersetzen. Sie finden breite Anwendung in verschiedenen Branchen, darunter Elektronik, Automobil, Bauwesen, Bürogeräte, Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt und mehr.

Die Entwicklung technischer Kunststoffe unterstützt nicht nur wichtige nationale Industriezweige und moderne Hightech-Sektoren, sondern stimuliert auch die Transformation traditioneller Industriezweige und die Anpassung von Produktstrukturen. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit eignen sie sich für eine breite Palette komplexer technischer Anwendungen, bieten innovative Lösungen für verschiedene Sektoren und spielen eine entscheidende Rolle in der modernen Fertigung.

 

Anwendung verschiedener technischer Kunststoffe in Photovoltaikmodulen

 

01 Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein optischer Kunststoff, der für seine hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit und Transparenz bekannt ist. Es ist leichter als Glas, besitzt eine gute Wetterbeständigkeit und ist beständig gegen chemische Korrosion. Polycarbonat wird häufig bei der Herstellung von Schutzbrillen, Gesichtsschutzschilden, Autolampenabdeckungen, Anzeigetafeln usw. verwendet.

 

Anwendung von Polycarbonat in Photovoltaikmodulen

(1) Gehäusematerial: Polycarbonat wird aufgrund seiner hohen Festigkeit, Schlagfestigkeit und Transparenz häufig als Gehäusematerial für Photovoltaikmodule verwendet. Es dient dazu, Solarzellen und andere wichtige Komponenten vor äußeren Umwelteinflüssen wie Stößen, Witterungseinflüssen und UV-Strahlung zu schützen.

(2) Material der Rückseitenfolie: Bei Photovoltaikmodulen kann Polycarbonat auch als Rückseitenfolie verwendet werden. Die Rückseitenfolie befindet sich auf der Rückseite der Solarzellen und bietet den Batteriekomponenten strukturelle Unterstützung und Schutz. Rückseitenfolien aus Polycarbonat bieten eine gute Festigkeit und Witterungsbeständigkeit, schützen Solarzellen wirksam und verlängern ihre Lebensdauer.

(3) Dichtungsmaterial: Photovoltaikmodule erfordern eine hervorragende Abdichtung, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen in das Modulinnere zu verhindern. Polycarbonat kann als Dichtungsmaterial verwendet werden, um Solarzellen und andere Komponenten einzukapseln und zu sichern und so den langfristig stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen sicherzustellen.

(4) Optische Wellenleiterplatte: Polycarbonatmaterialien weisen eine hohe Lichtdurchlässigkeit auf und eignen sich daher für die Herstellung optischer Wellenleiterplatten. Optische Wellenleiterplatten werden verwendet, um Licht von den Rändern des Photovoltaikmoduls zum Solarzellenbereich zu leiten und so die Effizienz der Lichtnutzung zu verbessern.

 

Wichtige Lieferanten

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.

Vorteile von Polycarbonat

(1) Schlagfestigkeit: Polycarbonat weist eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit auf und verhindert wirksam Brüche oder Beschädigungen der Platte.

(2) Hohe Transparenz: Polycarbonat verfügt über eine ausgezeichnete Transparenz und lässt Sonnenlicht effizient zur Solarzellenschicht durch.

(3) Geringes Gewicht: Im Vergleich zu herkömmlichen Glasmaterialien ist Polycarbonat leichter, was zur Gewichtsreduzierung von Photovoltaikmodulen beiträgt und die Installation und den Transport erleichtert.

(4) Witterungsbeständigkeit: Polycarbonat weist eine gute Witterungsbeständigkeit auf und widersteht den Auswirkungen von UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, wodurch die Stabilität und Haltbarkeit der Platte erhalten bleibt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Polycarbonat in Photovoltaikmodulen weit verbreitet ist und wichtige Funktionen wie Schutz, Unterstützung, Abdichtung und optische Übertragung bietet und so zur Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen beiträgt.

02 Polymethylmethacrylat (PMMA)

Polymethylmethacrylat, auch Acrylglas oder Acrylglas genannt, ist ein optischer Kunststoff, der sich durch hervorragende Transparenz und optische Qualität auszeichnet. Er weist eine hohe Beständigkeit gegen ultraviolette (UV-)Strahlung und eine hervorragende Witterungsbeständigkeit auf.

Anwendung von Polymethylmethacrylat in Photovoltaikmodulen

(1) Optische Linsen: PMMA wird aufgrund seiner guten Transparenz und optischen Qualität häufig bei der Herstellung optischer Linsen für Photovoltaikmodule verwendet. Optische Linsen konzentrieren das Licht auf die Oberfläche von Solarzellen und verbessern so die Lichtabsorptionseffizienz. PMMA-Linsen haben eine hohe Lichtdurchlässigkeit und ermöglichen so eine effektivere Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität.

(2) Optische Wellenleiterplatten: Optische Wellenleiterplatten leiten das Licht von den Rändern der Photovoltaikmodule zum Solarzellenbereich und verbessern so die Lichtausbeute. PMMA mit seiner hohen Lichtdurchlässigkeit kann zur Herstellung optischer Wellenleiterplatten verwendet werden, wodurch die Lichtverteilung und -übertragung optimiert und die Effizienz der Module verbessert wird.

(3) Schutzabdeckungen und -gehäuse: PMMA kann auch als Schutzhülle und Gehäusematerial für Photovoltaikmodule dienen. Es verfügt über eine hervorragende Transparenz und Schlagfestigkeit und schützt Solarzellen und andere wichtige Komponenten wirksam vor äußeren Umweltschäden wie Stößen, Witterungseinflüssen und UV-Strahlung.

 

Wichtige Lieferanten

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.

Vorteile von Polymethylmethacrylat

(1) Hohe Transparenz: PMMA verfügt über eine ausgezeichnete Transparenz und lässt Sonnenlicht effizient zur Solarzellenschicht durch, wodurch die Lichtabsorptionseffizienz verbessert wird.

(2) Geringes Gewicht: PMMA weist eine geringe Dichte auf und ist daher ein Material, mit dem sich das Gesamtgewicht von Photovoltaikmodulen reduzieren lässt, was die Installation und den Transport erleichtert.

(3) Witterungsbeständigkeit: PMMA weist eine gute Witterungsbeständigkeit auf und widersteht den Auswirkungen von UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, wodurch die Lebensdauer des Panels verlängert wird.

(4) Schlagfestigkeit: PMMA verfügt über eine gute Schlagfestigkeit und schützt Solarzellen und andere wichtige Komponenten wirksam vor äußeren Einflüssen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PMMA, das als optische Linse, optische Wellenleiterplatte und Gehäusematerial für Photovoltaikmodule verwendet wird, hervorragende Transparenz, geringes Gewicht, Wetterbeständigkeit und Schlagfestigkeit bietet. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Lichtabsorptionseffizienz, der Lichtverteilung und -übertragung sowie beim Schutz der Solarzellen in Photovoltaikmodulen.

03 Polystyrol (PS)

Polystyrol ist ein optischer Kunststoff mit hoher Transparenz und hohem Brechungsindex. Es weist eine gute optische Gleichmäßigkeit und Oberflächenqualität auf und wird häufig bei der Herstellung optischer Linsen, Substrate und optischer Wellenleiter verwendet.

 

Anwendung von Polystyrol in Photovoltaikmodulen

(1) Dielektrische Schicht: Die dielektrische Schicht in Photovoltaikmodulen befindet sich zwischen den Solarzellen und der Rückseite und dient der Stromisolierung zwischen Zellen und anderen Komponenten, um Kurzschlüsse und Schäden zu verhindern. Polystyrolfolie kann als Material für die dielektrische Schicht verwendet werden und bietet Isoliereigenschaften, die den Strom effektiv isolieren.

(2) Optische Wellenleiterplatte: Optische Wellenleiterplatten in Photovoltaikmodulen leiten das Licht von den Rändern des Moduls zum Solarzellenbereich und verbessern so die Lichtausbeute. Polystyrol mit seiner hohen Lichtdurchlässigkeit kann als Material für optische Wellenleiterplatten verwendet werden und trägt zur Optimierung der Lichtverteilung und -übertragung bei.

(3) Zusatzkomponenten: Polystyrol kann auch für Zusatzkomponenten in Photovoltaikmodulen wie Trägerstrukturen und Verbindungselemente verwendet werden. Aufgrund seiner geringen Dichte und guten Verarbeitungseigenschaften kann Polystyrol leichte Träger- und Verbindungslösungen bieten.

Wichtige Lieferanten

DOW (Dow Chemical), BASF, FINA, CHEVRON (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styrolution, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu Sunplas Co., Ltd.).

Vorteile von Polystyrol

(1) Niedrige Kosten: Polystyrol ist ein gängiger Kunststoff mit geringeren Herstellungskosten, was zur Senkung der Produktionskosten für Photovoltaikmodule beiträgt.

(2) Geringes Gewicht: Polystyrol weist eine geringe Dichte auf und ist daher relativ leicht. Dadurch kann das Gesamtgewicht der Photovoltaikmodule reduziert werden, was die Installation und den Transport erleichtert.

(3) Isolationsleistung: Polystyrol weist gute Isolationseigenschaften auf, isoliert den Strom wirksam und verbessert die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen.

(4) Lichtdurchlässigkeit: Polystyrol verfügt über eine hohe Transparenz und Lichtdurchlässigkeit, was zu einer effektiveren Lichtübertragung zur Solarzellenschicht beiträgt und somit die Lichtabsorptionseffizienz von Photovoltaikmodulen verbessert.

04 Polyethylen (PE)

Polyethylen ist ein weit verbreiteter Kunststoff, der für seine hohe Transparenz und ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit bekannt ist. Es wird typischerweise bei der Herstellung von Folien, Verpackungsmaterialien, optischen Beschichtungen usw. verwendet.

 

Anwendung von Polyethylen in Photovoltaikmodulen 

(1) Material der Rückseitenfolie: Polyethylen kann als Rückseitenmaterial für Photovoltaikmodule verwendet werden. Die Rückseitenfolie befindet sich auf der Rückseite von Solarzellen und bietet strukturelle Unterstützung und Schutz für die Batteriekomponenten. Polyethylen-Rückseitenfolien weisen eine gute Festigkeit, Witterungsbeständigkeit und chemische Korrosionsbeständigkeit auf, schützen Solarzellen wirksam und verlängern ihre Lebensdauer.

 

(2) Dichtungsmaterial: Photovoltaikmodule müssen wirksam abgedichtet werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen in das Modulinnere zu verhindern. Polyethylen kann als Dichtungsmaterial zum Einkapseln und Sichern von Solarzellen und anderen Komponenten verwendet werden und gewährleistet so den langfristig stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen.

 

(3) Zusatzkomponenten: Polyethylen kann auch für Zusatzkomponenten in Photovoltaikmodulen verwendet werden, beispielsweise für Trägerstrukturen und Verbindungselemente. Aufgrund seiner geringen Dichte und guten Verarbeitungseigenschaften kann Polyethylen leichte Träger- und Verbindungslösungen bieten.

 

Wichtige Lieferanten 

Toray Industries, Inc., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.

 

Vorteile von Polyethylen als Material für Photovoltaikmodule

(1) Niedrige Kosten: Polyethylen ist ein gängiger Kunststoff mit geringeren Herstellungskosten, was zur Senkung der Produktionskosten für Photovoltaikmodule beiträgt.

(2) Geringes Gewicht: Polyethylen weist eine geringe Dichte auf und ist daher relativ leicht. Dadurch kann das Gesamtgewicht der Photovoltaikmodule reduziert werden, was die Installation und den Transport erleichtert.

(3) Witterungsbeständigkeit: Polyethylen weist eine gute Witterungsbeständigkeit auf und widersteht den Auswirkungen von UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, wodurch die Lebensdauer der Platte verlängert wird.

(4) Chemische Korrosionsbeständigkeit: Polyethylen verfügt über eine gute chemische Korrosionsbeständigkeit und ist gegenüber einigen Chemikalien beständig, was die Haltbarkeit von Photovoltaikmodulen verbessert.

05 Polytetrafluorethylen (PTFE)

Polytetrafluorethylen ist ein optischer Kunststoff, der für seine inerte Natur und hohe Temperaturbeständigkeit bekannt ist. Es weist eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Hitzebeständigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf und wird häufig bei der Herstellung optischer Beschichtungen, Dichtungsmaterialien und optischer Geräte in Hochtemperaturumgebungen verwendet.

 

Anwendung von Polytetrafluorethylen in Photovoltaikmodulen

(1) Dielektrische Schicht: Polytetrafluorethylen kann als eines der dielektrischen Schichtmaterialien in Photovoltaikmodulen verwendet werden. Die dielektrische Schicht befindet sich zwischen den Solarzellen und der Rückseite und isoliert den Strom zwischen Zellen und anderen Komponenten, um Kurzschlüsse und Schäden zu verhindern. PTFE verfügt über hervorragende Isoliereigenschaften und ist chemikalienbeständig und isoliert den Strom effektiv.

(2) Dichtungsmaterial: Photovoltaikmodule müssen wirksam abgedichtet werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen in das Modulinnere zu verhindern. PTFE mit seiner hervorragenden chemischen Korrosionsbeständigkeit, hohen Temperaturbeständigkeit und einem niedrigen Reibungskoeffizienten eignet sich hervorragend als Dichtungsmaterial und gewährleistet den langfristig stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen.

(3) Beschichtungsmaterial: PTFE kann als Beschichtungsmaterial für Photovoltaikmodule verwendet werden und bietet Funktionen wie Schmutzabweisung, Kratzfestigkeit, UV-Beständigkeit und Witterungsbeständigkeit. Es verfügt über eine gute chemische Beständigkeit und geringe Oberflächenhaftung, sodass die Beschichtung die Moduloberfläche vor Verschmutzung und Beschädigung schützt.

Wichtige Lieferanten

DuPont, LG Chem, Toray Industries, Inc., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.

Vorteile von Polytetrafluorethylen als Photovoltaik-Panelmaterial

(1) Hohe Temperaturbeständigkeit: PTFE verfügt über eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und bleibt auch in Hochtemperaturumgebungen stabil, was für die Arbeitsbedingungen von Photovoltaikmodulen geeignet ist.

(2) Chemische Korrosionsbeständigkeit: PTFE weist eine hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit auf und widersteht der Korrosion durch Säuren, Basen und andere Chemikalien, wodurch die Lebensdauer der Platte verlängert wird.

(3) Niedriger Reibungskoeffizient: PTFE hat einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten, wodurch Oberflächenreibung und Verschleiß reduziert werden und die Leistung und Lebensdauer der Platte verbessert werden.

(4) Hervorragende Schmutzabweisung: PTFE-Beschichtungen weisen eine hervorragende Schmutzabweisung auf, reduzieren effektiv die Anhaftung von Schmutz und Staub und erhalten die Sauberkeit und Lichtabsorptionseffizienz des Panels. Es ist wichtig zu beachten, dass die Herstellung und Anwendung von PTFE aufgrund seiner schlechten Haftung an anderen Materialien besondere Handhabungs- und technische Anforderungen erfordert. Daher sind bei der Verwendung von PTFE in Photovoltaikmodulen geeignete Verarbeitungs- und Bindungsmethoden erforderlich, um eine gute Haftung und Zusammenarbeit mit anderen Komponenten sicherzustellen.

 

Entwicklungsperspektiven und Herausforderungen technischer Kunststoffe

Perspektiven

Leichtgewicht und Flexibilität

Technische Kunststoffe zeichnen sich durch geringes Gewicht und Flexibilität aus und eignen sich daher für Anwendungen in der flexiblen Photovoltaiktechnologie und biegsamen Batterien. Dies erleichtert die Realisierung flexiblerer und leichterer Photovoltaikgeräte in verschiedenen Szenarien.

Niedrigere Produktionskosten

Die Verwendung von technischen Kunststoffen für Photovoltaikmaterialien verursacht im Allgemeinen geringere Herstellungskosten als herkömmliche Glasmaterialien. Dies trägt zur Senkung der Produktionskosten von Photovoltaikmodulen bei und verbessert die kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaiktechnologie.

Schlagfestigkeit und Witterungsbeständigkeit 

Technische Kunststoffe zeichnen sich durch eine gute Schlagfestigkeit und Witterungsbeständigkeit aus und bieten Schutz für Solarzellen und andere Komponenten bei rauen Umweltbedingungen. Dies erhöht die Haltbarkeit von Photovoltaikmodulen und ermöglicht ihnen einen langfristigen stabilen Betrieb im Freien.

 

Probleme und Herausforderungen

Technische Leistung

Photovoltaikmodule müssen eine hervorragende optische Leistung aufweisen, die Faktoren wie Transmission, Brechungsindex und Dispersion berücksichtigt. Bei der Entwicklung technischer Kunststoffmaterialien ist es entscheidend, sicherzustellen, dass sie ausreichend Lichtdurchlässigkeit und Transparenz bieten, um die Effizienz der Photovoltaikmodule aufrechtzuerhalten.

Thermische Stabilität

Photovoltaikmodule werden in Umgebungen mit hohen Temperaturen betrieben. Daher sind technische Kunststoffe mit guter Wärmebeständigkeit erforderlich, um ein Erweichen oder einen Abbau der Kunststoffmaterialien zu verhindern, da dies die Leistung und Lebensdauer des Moduls beeinträchtigen könnte.

UV-Strahlungsbeständigkeit

Photovoltaikmodule müssen der Einwirkung von UV-Strahlung standhalten, um Alterung und Vergilbung der Kunststoffmaterialien zu verhindern. Die Entwicklung technischer Kunststoffe mit guter Witterungs- und UV-Beständigkeit stellt eine entscheidende Herausforderung dar.

Nachhaltigkeit

Im Bereich der Photovoltaik gewinnen Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein zunehmend an Bedeutung. Die Entwicklung recycelbarer und wiederverwendbarer technischer Kunststoffe sowie die Einführung umweltfreundlicher Herstellungs- und Entsorgungsmethoden sind entscheidende Aspekte, um eine nachhaltige Entwicklung im Photovoltaiksektor voranzutreiben.

Derzeit ist die Anwendung von technischen Kunststoffen im Bereich der Photovoltaik relativ neu und befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Trotz bestehender Herausforderungen bleiben die Aussichten für die Anwendung von technischen Kunststoffen im Bereich der Photovoltaik dank technologischer Fortschritte und Innovationen vielversprechend und bergen das Potenzial, der Photovoltaiktechnologie weitere Vorteile und Innovationen zu verleihen.