Szkło solarne jest wykonany głównie z ultraprzezroczystego wzorzystego szkła, którego podstawowymi surowcami są piasek kwarcowy, soda kalcynowana, wapień, dolomit i siarczan sodu. W przeciwieństwie do zwykłego szkła architektonicznego, szkło solarne musi charakteryzować się wyjątkowo wysoką przepuszczalnością światła, aby poprawić wydajność konwersji ogniw fotowoltaicznych. Zmniejszając zawartość żelaza w surowcach (zwykle poniżej 150 ppm), szkło solarne może zmniejszyć absorpcję światła słonecznego, umożliwiając penetrację większej ilości energii przez szkło i dotarcie do znajdujących się pod nią elementów fotowoltaicznych.
Podstawowe elementy i struktura szkła solarnego
Szkło solarne to nie tylko osłona ochronna elementów fotowoltaicznych, ale także kluczowy element poprawy efektywności wytwarzania energii. Poniżej znajdują się jego główne komponenty i proces produkcyjny:
1. Podstawowe surowce
Piasek kwarcowy o niskiej zawartości żelaza: To najbardziej krytyczny surowiec. Zwykłe szkło wydaje się zielone, ponieważ zawiera zanieczyszczenia żelazem szkło solarne wykorzystuje piasek o wysokiej czystości i niskiej zawartości żelaza, dzięki czemu jest prawie całkowicie przezroczysty.
Topniki i stabilizatory: Sodę kalcynowaną stosuje się w celu obniżenia temperatury topnienia piasku krzemionkowego, podczas gdy wapień zwiększa stabilność chemiczną i wytrzymałość fizyczną szkła.
2. Specjalna struktura optyczna
Aby zmaksymalizować wykorzystanie energii słonecznej, szkło solarne zwykle przyjmuje następujące projekty:
Obróbka embossingu (powierzchnia teksturowana): Na powierzchnię szkła dociskany jest specyficzny wzór w kształcie piramidy lub teksturowany, co redukuje odbicia lustrzane i powoduje rozproszenie padającego światła, zwiększając długość ścieżki światła na ogniwach słonecznych.
Powłoka antyrefleksyjna (powłoka AR): Na powierzchnię szkła nakładana jest powłoka z dwutlenku krzemu o grubości nanometra, zwiększająca przepuszczalność światła z około 91% do ponad 94%.
Główne technologie Rodzaje szkła solarnego
Ultraprzezroczyste szkło wzorzyste (stosowane głównie w ogniwach z krzemu krystalicznego): Jest to obecnie najpowszechniej stosowany rodzaj szkła solarnego w branży fotowoltaicznej. Dzięki specjalnemu procesowi wytłaczania na szklanej powierzchni powstaje specyficzna tekstura (np. tekstura lub kształt piramidy). Struktura ta skutecznie redukuje odbicia zwierciadlane i zwiększa rozproszone odbicie światła, poprawiając w ten sposób efektywność konwersji fotoelektrycznej. Ponadto hartowane szkło wzorzyste ma wyjątkowo wysoką wytrzymałość fizyczną i jest preferowanym materiałem ochronnym w rozproszonych elektrowniach fotowoltaicznych i elektrowniach naziemnych.
Ultraprzezroczyste szkło float (stosowane głównie do ogniw cienkowarstwowych): W przeciwieństwie do szkła wzorzystego, ultraprzezroczyste szkło float ma wyjątkowo płaską i gładką powierzchnię. Ze względu na proces produkcyjny gwarantujący wyjątkowo wysoką płaskość, jest powszechnie stosowany jako podłoże do cienkowarstwowych ogniw słonecznych.
W ogniwach cienkowarstwowych warstwa półprzewodnika musi być osadzona bezpośrednio na powierzchni szkła, co wiąże się z niemal rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi płaskości i przezroczystości powierzchni szkła. Ultraprzezroczyste szkło float doskonale spełnia te wymagania dotyczące precyzji produkcji.
Dlaczego szkło solarne ma kluczowe znaczenie w branży fotowoltaicznej?
Wraz z przyspieszeniem globalnej transformacji energetycznej zapotrzebowanie na szkło solarne nadal rośnie. Musi nie tylko charakteryzować się wyjątkowo wysoką odpornością na uderzenia (wytrzymuje grad i burze piaskowe), ale także doskonałą odpornością na warunki atmosferyczne, aby zapewnić żywotność modułów fotowoltaicznych ponad 25 lat w trudnych warunkach zewnętrznych.
Co więcej, popularyzacja modułów z podwójnymi szybami (dwustronne szkło solarne) przyczyniła się do dalszego postępu technologicznego. Struktura ta nie tylko zwiększa wytrzymałość mechaniczną modułu, ale także wykorzystuje światło odbite z tyłu do wytwarzania energii elektrycznej, znacznie zwiększając całkowitą produkcję energii.
Zrozumienie, z czego wykonane jest szkło solarne, ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia wydajności wytwarzania energii fotowoltaicznej. Od doboru surowców o wysokiej czystości po zaawansowane procesy powłok antyrefleksyjnych – każdy postęp technologiczny przyczynia się do tego, że zielona energia staje się bardziej przystępna cenowo.
