Con lo sviluppo della tecnologia, c’è una crescente domanda di energia e l’energia solare, in quanto fonte pulita e rinnovabile, ha attirato una crescente attenzione.
I pannelli fotovoltaici, in quanto uno dei principali dispositivi per la generazione di energia solare, hanno avuto l’efficienza e il costo come fattori chiave che ne limitano l’applicazione diffusa. Per affrontare questi problemi, gli scienziati esplorano continuamente nuovi materiali e tecnologie. Tra loro, I tecnopolimeri, con eccellenti proprietà globali come elevata rigidità, basso creep, elevata resistenza meccanica, buona resistenza al calore ed eccellente isolamento elettrico, sono emersi come un'alternativa cruciale ai metalli per i materiali strutturali nella produzione di pannelli fotovoltaici.
Secondo i dati degli istituti di ricerca di mercato, il valore della produzione annua del mercato globale dei componenti fotovoltaici è stimato a circa 4-5 miliardi di dollari USA, di cui oltre 50%%%% viene utilizzato per componenti in plastica.
Cosa sono i tecnopolimeri
I tecnopolimeri sono un tipo di plastica ad alte prestazioni noto per le sue eccellenti proprietà meccaniche, resistenza chimica, stabilità termica e resistenza all'usura. Queste plastiche servono come materiali tecnici, in grado di sostituire i metalli nella produzione di componenti di macchine e altre applicazioni. Trovano un utilizzo diffuso in vari settori, tra cui l'elettronica, l'automotive, l'edilizia, le apparecchiature per ufficio, i macchinari, l'aerospaziale e altro ancora.
Lo sviluppo dei tecnopolimeri non solo sostiene le principali industrie nazionali e i moderni settori ad alta tecnologia, ma stimola anche la trasformazione delle industrie tradizionali e l’adeguamento delle strutture dei prodotti. La loro versatilità li rende adatti a un’ampia gamma di applicazioni ingegneristiche complesse, fornendo soluzioni innovative in diversi settori e svolgendo un ruolo cruciale nella produzione moderna.
Applicazione di vari tecnopolimeri nei pannelli fotovoltaici
01 Policarbonato (PC)
Il policarbonato è una plastica ottica nota per la sua elevata resistenza, resistenza agli urti e trasparenza. È più leggero del vetro, possiede una buona resistenza agli agenti atmosferici ed è resistente alla corrosione chimica. Il policarbonato è comunemente utilizzato nella produzione di occhiali protettivi, visiere di sicurezza, coperture per lampade per automobili, pannelli di visualizzazione, ecc.
Applicazione del Policarbonato nei Pannelli Fotovoltaici
(1) Materiale della custodia: Il policarbonato, con la sua elevata robustezza, resistenza agli urti e trasparenza, viene spesso utilizzato come materiale di rivestimento per i pannelli fotovoltaici. Serve a proteggere le celle solari e altri componenti cruciali dai danni ambientali esterni come impatti, agenti atmosferici e radiazioni UV.
(2) Materiale del foglio posteriore: Nei pannelli fotovoltaici, il policarbonato può anche funzionare come materiale del backsheet. Il backsheet si trova sul retro delle celle solari e fornisce supporto strutturale e protezione ai componenti della batteria. I fogli posteriori in policarbonato offrono una buona robustezza e resistenza agli agenti atmosferici, salvaguardando efficacemente le celle solari e prolungandone la durata.
(3) Materiale di tenuta: I pannelli fotovoltaici richiedono eccellenti prestazioni di tenuta per impedire l'ingresso di umidità, polvere e altri contaminanti all'interno del pannello. Il policarbonato può essere utilizzato come materiale sigillante per incapsulare e proteggere le celle solari e altri componenti, garantendo il funzionamento stabile a lungo termine dei pannelli fotovoltaici.
(4) Piastra guida d'onda ottica: I materiali in policarbonato hanno elevate prestazioni di trasmissione della luce, che li rendono adatti alla produzione di piastre per guide d'onda ottiche. Le piastre di guida d'onda ottica vengono utilizzate per guidare la luce dai bordi del pannello fotovoltaico all'area della cella solare, migliorando l'efficienza dell'utilizzo della luce.
Fornitori chiave
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.
Vantaggi del policarbonato
(1) Resistenza agli urti: il policarbonato presenta un'eccellente resistenza agli urti, prevenendo efficacemente la rottura o il danneggiamento del pannello.
(2) Elevata trasparenza: il policarbonato ha un'eccellente trasparenza, trasmettendo in modo efficiente la luce solare allo strato di celle solari.
(3) Leggero: rispetto ai tradizionali materiali in vetro, il policarbonato è più leggero, contribuendo alla riduzione del peso dei pannelli fotovoltaici, facilitando l'installazione e il trasporto.
(4) Resistenza agli agenti atmosferici: il policarbonato ha una buona resistenza agli agenti atmosferici, resistendo all'impatto dei raggi UV, all'umidità e ai cambiamenti di temperatura, mantenendo la stabilità e la durata del pannello.
In sintesi, il policarbonato è ampiamente utilizzato nei pannelli fotovoltaici, fornendo funzioni critiche come protezione, supporto, sigillatura e trasmissione ottica, contribuendo al miglioramento delle prestazioni e dell'affidabilità dei pannelli fotovoltaici.
02 Polimetilmetacrilato (PMMA)
Il polimetilmetacrilato, noto anche come acrilico o vetro acrilico, è una plastica ottica caratterizzata da un'eccellente trasparenza e qualità ottica. Ha un'elevata resistenza ai raggi ultravioletti (UV) e un'eccezionale resistenza agli agenti atmosferici.
Applicazione del Polimetilmetacrilato nei Pannelli Fotovoltaici
(1) Lenti ottiche: Il PMMA, con la sua buona trasparenza e qualità ottica, è comunemente utilizzato nella produzione di lenti ottiche per pannelli fotovoltaici. Le lenti ottiche concentrano la luce sulla superficie delle celle solari, migliorando l'efficienza di assorbimento della luce. Le lenti in PMMA hanno un'elevata trasmittanza, consentendo una conversione più efficace della luce solare in elettricità.
(2) Piastre guida d'onda ottica: Le piastre di guida d'onda ottica guidano la luce dai bordi dei pannelli fotovoltaici all'area della cella solare, migliorando l'efficienza di utilizzo della luce. Il PMMA, con le sue elevate prestazioni di trasmissione della luce, può essere utilizzato per produrre piastre di guida d'onda ottica, ottimizzando la distribuzione e la trasmissione della luce per migliorare l'efficienza del pannello.
(3) Coperture e involucri protettivi: Il PMMA può anche fungere da coperture protettive e materiali di rivestimento per pannelli fotovoltaici. Possiede un'eccellente trasparenza e resistenza agli urti, proteggendo efficacemente le celle solari e altri componenti essenziali da danni ambientali esterni, come impatti, condizioni meteorologiche e radiazioni UV.
Fornitori chiave
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 Gruppo Co., Ltd., Huizhou Huifeng Chemical Co., Ltd.
Vantaggi del polimetilmetacrilato
(1) Elevata trasparenza: il PMMA ha un'eccellente trasparenza, trasmette in modo efficiente la luce solare allo strato di celle solari, migliorando così l'efficienza di assorbimento della luce.
(2) Leggero: il PMMA ha una bassa densità, che lo rende un materiale in grado di ridurre il peso complessivo dei pannelli fotovoltaici, facilitando l'installazione e il trasporto.
(3) Resistenza agli agenti atmosferici: il PMMA presenta una buona resistenza agli agenti atmosferici, resistendo all'impatto dei raggi UV, all'umidità e ai cambiamenti di temperatura, prolungando la durata del pannello.
(4) Resistenza agli urti: il PMMA ha una buona resistenza agli urti, proteggendo efficacemente le celle solari e altri componenti chiave dagli impatti esterni.
In sintesi, il PMMA, utilizzato come lenti ottiche, piastre di guida d'onda ottica e materiali di rivestimento per pannelli fotovoltaici, offre un'eccellente trasparenza, proprietà di leggerezza, resistenza alle intemperie e resistenza agli urti. Svolge un ruolo cruciale nel migliorare l'efficienza di assorbimento della luce, la distribuzione e la trasmissione della luce e la protezione delle celle solari nei pannelli fotovoltaici.
03 Polistirolo (PS)
Il polistirene è una plastica ottica con elevata trasparenza e indice di rifrazione. Presenta una buona uniformità ottica e qualità superficiale, comunemente utilizzata nella produzione di lenti ottiche, substrati e guide d'onda ottiche.
Applicazione del Polistirolo nei Pannelli Fotovoltaici
(1) Strato dielettrico: Lo strato dielettrico nei pannelli fotovoltaici è posizionato tra le celle solari e il backsheet e serve a isolare la corrente tra le celle e gli altri componenti, prevenendo cortocircuiti e danni. La pellicola di polistirene può essere utilizzata come materiale di strato dielettrico, fornendo proprietà isolanti che isolano efficacemente la corrente.
(2) Piastra guida d'onda ottica: Le piastre di guida d'onda ottica nei pannelli fotovoltaici guidano la luce dai bordi del pannello all'area della cella solare, migliorando l'efficienza di utilizzo della luce. Il polistirene, con le sue elevate prestazioni di trasmissione della luce, può essere utilizzato come materiale per piastre di guida d'onda ottica, contribuendo a ottimizzare la distribuzione e la trasmissione della luce.
(3) Componenti ausiliari: Il polistirene può essere impiegato anche per componenti ausiliari dei pannelli fotovoltaici, come strutture di supporto e connettori. Grazie alla sua bassa densità e alle buone caratteristiche di lavorazione, il polistirolo può offrire soluzioni di supporto e connessione leggere.
Fornitori chiave
DOW (Dow Chemical), BASF, FINA, CHEVRON (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styrolution, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu Sunplas Co., Ltd.).
Vantaggi del polistirolo
(1) Basso Costo: Il polistirolo è una plastica comune con costi di produzione inferiori, contribuendo alla riduzione dei costi di produzione dei pannelli fotovoltaici.
(2) Leggero: il polistirene ha una bassa densità, che lo rende relativamente leggero, facilitando la riduzione del peso complessivo dei pannelli fotovoltaici per una più facile installazione e trasporto.
(3) Prestazioni di isolamento: il polistirolo presenta buone proprietà isolanti, isolando efficacemente la corrente e migliorando la sicurezza e l'affidabilità dei pannelli fotovoltaici.
(4) Prestazioni di trasmissione della luce: il polistirene ha elevate prestazioni di trasparenza e trasmissione della luce, favorendo una trasmissione più efficace della luce allo strato di celle solari, migliorando così l'efficienza di assorbimento della luce dei pannelli fotovoltaici.
04 Polietilene (PE)
Il polietilene è un materiale plastico comune noto per la sua elevata trasparenza e l'eccellente resistenza alla corrosione chimica. Viene tipicamente utilizzato nella produzione di pellicole, materiali di imballaggio, rivestimenti ottici, ecc.
Applicazione del Polietilene nei Pannelli Fotovoltaici
(1) Materiale del foglio posteriore: Il polietilene può essere utilizzato come materiale del backsheet per i pannelli fotovoltaici. Il backsheet si trova sul retro delle celle solari e fornisce supporto strutturale e protezione ai componenti della batteria. I fogli posteriori in polietilene presentano una buona robustezza, resistenza agli agenti atmosferici e alla corrosione chimica, salvaguardando efficacemente le celle solari e prolungandone la durata.
(2) Materiale di tenuta: I pannelli fotovoltaici richiedono una sigillatura efficace per impedire l'ingresso di umidità, polvere e altri contaminanti all'interno del pannello. Il polietilene può essere utilizzato come materiale sigillante per incapsulare e fissare celle solari e altri componenti, garantendo il funzionamento stabile a lungo termine dei pannelli fotovoltaici.
(3) Componenti ausiliari: Il polietilene può essere utilizzato anche per componenti ausiliari dei pannelli fotovoltaici, come strutture di supporto e connettori. Grazie alla sua bassa densità e alle buone caratteristiche di lavorazione, il polietilene può fornire soluzioni di supporto e connessione leggere.
Fornitori chiave
Toray Industries, Inc., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.
Vantaggi del polietilene come materiale per pannelli fotovoltaici
(1) Basso costo: il polietilene è una plastica comune con costi di produzione inferiori, contribuendo alla riduzione dei costi di produzione dei pannelli fotovoltaici.
(2) Leggero: il polietilene ha una bassa densità, che lo rende relativamente leggero, facilitando la riduzione del peso complessivo dei pannelli fotovoltaici per una più facile installazione e trasporto.
(3) Resistenza agli agenti atmosferici: il polietilene presenta una buona resistenza agli agenti atmosferici, resistendo all'impatto dei raggi UV, all'umidità e ai cambiamenti di temperatura, prolungando la durata del pannello.
(4) Resistenza alla corrosione chimica: il polietilene ha una buona resistenza alla corrosione chimica, con la capacità di resistere ad alcuni prodotti chimici, migliorando la durata dei pannelli fotovoltaici.
05 Politetrafluoroetilene (PTFE)
Il politetrafluoroetilene è una plastica ottica nota per la sua natura inerte e la resistenza alle alte temperature. Presenta un'eccellente resistenza chimica, resistenza al calore e un basso coefficiente di attrito, comunemente utilizzato nella produzione di rivestimenti ottici, materiali sigillanti e dispositivi ottici in ambienti ad alta temperatura.
Applicazione del politetrafluoroetilene nei pannelli fotovoltaici
(1) Strato dielettrico: Il politetrafluoroetilene può essere utilizzato come uno dei materiali dello strato dielettrico nei pannelli fotovoltaici. Lo strato dielettrico è posizionato tra le celle solari e il backsheet, isolando la corrente tra le celle e gli altri componenti per prevenire cortocircuiti e danni. Il PTFE ha eccellenti proprietà di isolamento e resistenza alla corrosione chimica, isolando efficacemente la corrente.
(2) Materiale di tenuta: I pannelli fotovoltaici richiedono una sigillatura efficace per impedire l'ingresso di umidità, polvere e altri contaminanti all'interno del pannello. Il PTFE, con eccezionale resistenza alla corrosione chimica, resistenza alle alte temperature e un basso coefficiente di attrito, può fungere da eccellente materiale sigillante, garantendo il funzionamento stabile a lungo termine dei pannelli fotovoltaici.
(3) Materiale di rivestimento: Il PTFE può essere utilizzato come materiale di rivestimento per pannelli fotovoltaici, fornendo funzioni come anti-sporco, resistenza ai graffi, resistenza ai raggi UV e resistenza agli agenti atmosferici. Possiede una buona resistenza chimica e una bassa adesione superficiale, consentendo al rivestimento di proteggere la superficie del pannello da contaminazione e danni.
Fornitori chiave
DuPont, LG Chem, Toray Industries, Inc., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Japan Electrical Chemicals (NEC), Shanghai Organic Glass Factory Co., Ltd.
Vantaggi del politetrafluoroetilene come materiale per pannelli fotovoltaici
(1) Resistenza alle alte temperature: il PTFE ha un'eccellente resistenza alle alte temperature, mantenendo la stabilità in ambienti ad alta temperatura adatti alle condizioni di lavoro dei pannelli fotovoltaici.
(2) Resistenza alla corrosione chimica: il PTFE presenta un'eccezionale resistenza alla corrosione chimica, resistendo alla corrosione di acidi, alcali e altri prodotti chimici, prolungando così la durata del pannello.
(3) Basso coefficiente di attrito: il PTFE ha un coefficiente di attrito estremamente basso, riducendo l'attrito superficiale e l'usura, migliorando le prestazioni e la durata del pannello.
(4) Eccellenti prestazioni anti-sporco: i rivestimenti in PTFE dimostrano eccellenti prestazioni anti-sporco, riducendo efficacemente l'adesione di sporco e polvere, mantenendo la pulizia e l'efficienza di assorbimento della luce del pannello. È importante notare che la produzione e l'applicazione del PTFE richiedono una manipolazione e requisiti tecnici speciali a causa della sua scarsa adesione ad altri materiali. Pertanto, quando si utilizza il PTFE nei pannelli fotovoltaici, sono necessari metodi di lavorazione e incollaggio adeguati per garantire una buona adesione e collaborazione con altri componenti.
Prospettive di sviluppo e sfide dei tecnopolimeri
Prospettive
Leggerezza e flessibilità
I tecnopolimeri presentano caratteristiche di leggerezza e flessibilità, che li rendono adatti per applicazioni nella tecnologia fotovoltaica flessibile e nelle batterie pieghevoli. Ciò facilita la realizzazione di dispositivi fotovoltaici più flessibili e leggeri in vari scenari.
Costi di produzione inferiori
L’utilizzo di tecnopolimeri per materiali fotovoltaici comporta generalmente costi di produzione inferiori rispetto ai tradizionali materiali in vetro. Ciò contribuisce a ridurre i costi di produzione dei pannelli fotovoltaici, migliorando la competitività commerciale della tecnologia fotovoltaica.
Resistenza agli urti e resistenza agli agenti atmosferici
I tecnopolimeri vantano una buona resistenza agli urti e agli agenti atmosferici, fornendo protezione per celle solari e altri componenti in condizioni ambientali difficili. Ciò migliora la durabilità dei pannelli fotovoltaici, consentendo loro di funzionare stabilmente all'aperto a lungo termine.
Problemi e sfide
Prestazioni ingegneristiche
I pannelli fotovoltaici richiedono prestazioni ottiche eccellenti, inclusi fattori quali trasmittanza, indice di rifrazione e dispersione. Quando si sviluppano materiali plastici tecnici, è fondamentale garantire che possano offrire una trasmissione luminosa e una trasparenza sufficienti per mantenere l’efficienza dei pannelli fotovoltaici.
Stabilità termica
I pannelli fotovoltaici funzionano in ambienti ad alta temperatura, necessitando di tecnopolimeri con buona stabilità termica per prevenire l'ammorbidimento o il degrado dei materiali plastici, che potrebbero influire sulle prestazioni e sulla durata del pannello.
Resistenza alle radiazioni UV
I pannelli fotovoltaici devono resistere all'impatto dei raggi UV per prevenire l'invecchiamento e l'ingiallimento dei materiali plastici. Lo sviluppo di tecnopolimeri con buona resistenza agli agenti atmosferici e ai raggi UV rappresenta una sfida fondamentale.
Sostenibilità
Nel campo del fotovoltaico la sostenibilità e la coscienza ambientale stanno diventando sempre più importanti. Lo sviluppo di tecnopolimeri riciclabili e riutilizzabili e l’adozione di metodi di produzione e smaltimento rispettosi dell’ambiente sono aspetti cruciali per promuovere lo sviluppo sostenibile nel settore fotovoltaico.
Attualmente, l’applicazione dei tecnopolimeri nel campo del fotovoltaico è relativamente nuova ed è ancora in fase di ricerca e sviluppo. Nonostante le sfide esistenti, con i progressi e le innovazioni tecnologiche, le prospettive per l’applicazione dei tecnopolimeri nel campo fotovoltaico rimangono promettenti, poiché hanno il potenziale per apportare maggiori vantaggi e innovazioni alla tecnologia fotovoltaica.
