Mengapa Kaca Panel Surya Bertekstur, Bukan Halus

Jawaban singkat: Kaca modul surya bertekstur, bukan halus, karena permukaan kaca yang rata memantulkan terlalu banyak cahaya. Antarmuka kaca-udara yang dipoles memantulkan sekitar 4% cahaya datang pada setiap permukaan, dan sebuah modul memiliki dua permukaan, sehingga penutup depan yang tidak diberi perlakuan akan menolak sebagian besar cahaya sebelum mencapai sel. Tekstur tersebut dietsa ke dalam kaca sebagai pola fitur kecil yang mengarahkan kembali cahaya pantulan ke dalam modul, bukan keluar dari modul. Ini bekerja bersama dengan lapisan anti-reflektif pada sel dan indeks bias enkapsulan, sehingga ketiganya ditentukan sebagai satu kesatuan, bukan secara terpisah. Tekstur juga memiliki manfaat sekunder pada tampilan optik: tekstur menyebarkan pantulan sehingga modul terlihat sebagai permukaan yang seragam, bukan seperti cermin, yang penting untuk pemasangan di atap tempat silau menjadi keluhan.

Perhatikan dengan saksama bagian depan modul surya dan kacanya bukanlah lembaran halus seperti yang Anda temukan di jendela. Permukaannya dipenuhi pit tidak beraturan. Kebanyakan orang menganggap ini cacat produksi. Ini adalah salah satu permukaan yang paling cermat direkayasa di seluruh modul.

Material PV · Kaca Modul · oleh Jerry, Ooitech

1. Permukaan yang Dirancang, Bukan Cacat

Gbr. 1: Kaca depan modul di bawah cahaya pantul. Area yang disorot menunjukkan pitting tidak beraturan yang memberikan tampilan khas pada permukaan tersebut. Pola ini disengaja, dan itulah yang mengubah cermin menjadi pengumpul cahaya.

Struktur ini memiliki dua permukaan dengan spesifikasi berbeda. Permukaan luar, yang bersentuhan dengan udara, adalah permukaan bertekstur dengan pit tidak beraturan berskala mikron. Permukaan dalam, yang terikat pada enkapsulan, memiliki pola emboss yang teratur. Bersama-sama keduanya menjadi alasan bagian depan modul terlihat sedikit berkabut alih-alih seperti kaca, dan keduanya ada karena alasan optik.

2. Alasan Pertama: Memangkas Kehilangan Refleksi

Kaca halus berperilaku seperti cermin parsial. Sekitar 8 persen sinar matahari yang tiba di permukaan yang dipoles dipantulkan langsung kembali ke langit dan tidak pernah mencapai sel. Pada modul, itu berarti 8 persen energi yang Anda bayar untuk dihasilkan, hilang di lapisan terluar sebelum hal lain terjadi.

Permukaan luar bertekstur memecah hal itu. Tonjolan berskala mikron menghamburkan berkas yang datang sehingga cahaya yang tiba pada sudut dangkal diarahkan ulang alih-alih dipantulkan menjauh, dan sebagian dibelokkan ke dalam sel, bukan menjauhinya. Mekanisme yang sama memperpanjang jalur optik di dalam modul, yang memberi silikon lebih banyak kesempatan untuk menyerap apa yang sudah masuk.

Gbr. 2: Tampilan dekat permukaan kaca. Pada skala ini pitting terurai menjadi pola mikro yang padat dan teratur. Penghamburan dan transmisi keduanya bergantung pada geometri fitur-fitur ini, itulah sebabnya pola ditentukan secara spesifik alih-alih dibiarkan kebetulan.

3. Alasan Kedua: Menyebarkan Cahaya ke Seluruh Sel

Tugas kedua adalah keseragaman. Jika cahaya tiba tidak merata, sebagian wilayah sel bekerja lebih keras daripada yang lain dan modul beroperasi di bawah jumlah bagian-bagiannya. Kombinasi permukaan luar bertekstur dan permukaan dalam berpola menyebarkan cahaya yang datang lebih merata ke seluruh permukaan sel, sehingga area yang diterangi digunakan lebih lengkap dan efisiensi konversi meningkat.

Ini lebih penting daripada kedengarannya pada format multi-cut dan shingled, di mana sel dibagi menjadi potongan-potongan lebih kecil. Penerangan yang tidak merata berinteraksi dengan cara potongan-potongan itu saling terhubung, dan alasan modul multi-cut berperilaku berbeda di bawah naungan sebagian dibahas dalam analisis ketahanan naungan multi-cut.

4. Alasan Ketiga: Cahaya yang Tiba pada Sudut Tertentu

Sinar matahari tegak lurus terhadap modul hanya selama sebagian kecil hari. Pada pagi hari, sore hari, dan sepanjang musim dingin, cahaya tiba pada sudut yang jelas, dan di situlah permukaan beremboss membedakan dirinya dari permukaan datar.

Seiring bertambahnya sudut datang, transmisi kaca beremboss meningkat relatif terhadap kaca halus alih-alih menurun setajam itu. Secara praktis, modul memulihkan kinerja pada waktu-waktu dalam sehari dan sepanjang tahun ketika permukaan datar akan kehilangannya. Karena modul menghabiskan sebagian besar masa pakainya di luar iradiasi tegak lurus puncak, ini bukan efek marginal.

5. Bagaimana Pit Sebenarnya Dibuat

Dua proses menghasilkan dua permukaan.

Pola dalam bersifat deterministik: geometri roller dipindahkan ke kaca, sehingga bentuk dan jarak pit ditentukan oleh perkakas, bukan kebetulan. Permukaan luar sengaja dibuat acak, karena tekstur acak menghamburkan secara luas alih-alih mendifraksi ke arah tertentu. Di atas tekstur luar itu terdapat lapisan anti-reflektif, biasanya berbasis silika berpori, yang menggunakan struktur pori terkendali untuk mengurangi refleksi lebih lanjut dan meningkatkan transmisi.

Gbr. 3: Pola emboss pada kaca secara detail. Karena dipindahkan dari roller berpola, geometrinya dapat diulang dari lembar ke lembar — itulah yang memungkinkan spesifikasi kaca menyatakan suatu pola alih-alih kekasaran.

6. Trik yang Sama di Bagian Lain Modul

Setelah Anda tahu apa yang harus dicari, prinsip desain yang sama muncul di beberapa tempat.

• Backsheet kaca ganda. Kaca belakang modul kaca ganda memiliki perlakuan permukaan yang sebanding, untuk alasan yang sama: cahaya yang mencapai bagian belakang modul bifacial harus dimasukkan, bukan dipantulkan.
• Modul fleksibel dan lipat. Panel portabel dan lipat menggunakan tekstur permukaan berpit pada lembar depannya untuk mendapatkan efek penghamburan serupa tanpa kaca kaku.
• Lembar depan ETFE. Lembaran depan fluoropolimer dipasok dengan permukaan matte yang memainkan peran anti-reflektif yang sama pada modul ringan.
• Film pasivasi depan. Fungsi optik dan pasivasi juga digabungkan pada tingkat sel, seperti pada kasus film depan TOPCon SiNx, di mana pilihan film secara langsung memengaruhi watt modul.

7. Apa yang Perlu Diperiksa Saat Anda Menentukan Spesifikasi Kaca Modul

Karena manfaat optik berasal dari permukaan, bukan dari massanya, spesifikasi kaca yang hanya mencantumkan ketebalan dan tempering tidaklah lengkap. Lima atribut menentukan performanya.

Ooitech memasok kaca modul bersama seluruh bill of materials lainnya, termasuk film enkapsulan EVA, POE dan EPE, ribbon, sealant, dan frame, yang berarti kaca dan enkapsulan dapat dicocokkan alih-alih dipasok secara terpisah. Spesifikasi kaca itu sendiri diuraikan di halaman produk kaca suryakami, dan bill of materials lengkapnya dirinci dalam material utama modul panel surya.

FAQ

Apakah permukaan kasar kaca panel surya merupakan cacat?

Tidak. Itu adalah struktur optik yang dirancang. Sisi luar adalah permukaan bertekstur dengan lubang-lubang kecil berskala mikron yang tidak beraturan dan sisi dalam memiliki pola emboss yang teratur. Keduanya ditentukan untuk meningkatkan jumlah cahaya yang mencapai sel alih-alih dipantulkan menjauh.

Berapa banyak cahaya yang dipantulkan kaca halus?

Permukaan kaca yang dipoles memantulkan sekitar 8 persen sinar matahari yang datang. Pada modul, kehilangan itu terjadi pada lapisan terluar, sebelum cahaya mencapai sel, itulah sebabnya begitu banyak upaya rekayasa difokuskan pada permukaan alih-alih massa kaca.

Bagaimana permukaan dalam yang berpola diproduksi?

Dengan calendering. Saat pita kaca meninggalkan tungku, pita itu melewati roller dan salah satunya membawa pola timbul presisi yang ditekan ke permukaan yang masih setengah meleleh. Geometri yang umum adalah susunan piramida, frustum heksagonal, dan frustum segi empat. Karena pola berasal dari roller, pola tersebut dapat diulang dari lembar ke lembar.

Terbuat dari apa lapisan anti-reflektif itu?

Biasanya lapisan berbasis silika berpori yang dideposisikan setelah permukaan luar dietsa. Struktur porinya inilah yang mengurangi refleksi, sehingga baik material maupun geometri porinya penting. Daya tahan terhadap UV, kelembapan, dan siklus termal sama pentingnya dengan peningkatan transmisi awalnya.

Apakah tekstur membantu di musim dingin dan pada sudut matahari rendah?

Ya, dan itu salah satu argumennya yang lebih kuat. Pada sudut datang yang besar, kaca beremboss mentransmisikan secara proporsional lebih baik daripada kaca halus, sehingga modul bertahan lebih baik pada pagi hari, sore hari, dan sepanjang bulan-bulan musim dingin ketika cahaya jarang datang tegak lurus terhadap permukaan.

Apakah modul bifacial dan fleksibel menggunakan pendekatan yang sama?

Ya. Modul kaca ganda menerapkan perlakuan serupa pada kaca belakang agar cahaya yang mencapai bagian belakang dapat masuk. Modul fleksibel dan lipat menggunakan tekstur depan berlubang, dan lembaran depan ETFE dipasok dengan permukaan matte yang melayani tujuan anti-reflektif yang sama tanpa kaca kaku.

Pemikiran Akhir

Permukaan berlubang pada kaca modul adalah pengingat baik bahwa dalam pembuatan modul, keuntungan termurah sering kali bersifat optik alih-alih elektrik. Memantulkan 8 persen cahaya yang masuk menjauh tidak memerlukan biaya untuk diperbaiki pada tahap spesifikasi kaca dan tidak dapat dipulihkan di mana pun di hilir. Saat Anda menentukan spesifikasi kaca, nyatakan kandungan besi, tekstur luar, pola dalam, lapisan anti-reflektif, dan tingkat tempering secara bersamaan, dan cocokkan enkapsulan dengannya alih-alih membeli keduanya secara terpisah. Jika Anda sedang menyusun bill of materials untuk lini baru, kirimkan kepada kami format modul dan kaca yang sedang Anda pertimbangkan, dan kami akan memberi tahu Anda apa yang harus dicakup dalam spesifikasi optik.

Terkait: Kaca penutup surya luar angkasa: mengapa serium, dan cara membacanya adalah ujung lain dari pertanyaan kaca yang sama, pada permukaan luar.

Bacaan lebih lanjut dan data latar belakang

Materi referensi publik tentang topik ini, yang diterbitkan oleh organisasi yang memelihara peta jalan teknologi dan data pasar industri:

• VDMA — Peta Jalan Teknologi Internasional untuk Fotovoltaik (ITRPV)
• Fraunhofer ISE — Laporan Fotovoltaik
• Departemen Energi Amerika Serikat — Fotovoltaik