Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2026-04-07 Origine: Sito
Essendo l’unità principale di conversione energetica dei sistemi di generazione di energia fotovoltaica, i moduli fotovoltaici svolgono un ruolo cruciale nella conversione diretta dell’energia solare in energia elettrica. I moduli fotovoltaici convenzionali in silicio cristallino adottano una struttura di imballaggio laminata, costituita principalmente da sei componenti principali: celle solari, vetro temperato ad alta trasmissione, pellicola di incapsulamento EVA, foglio posteriore isolante, telaio in lega di alluminio e scatola di giunzione. Ciascun componente svolge le proprie funzioni di conversione fotoelettrica, protezione meccanica, connessione elettrica e resistenza ambientale, determinando collettivamente l'efficienza di conversione, la resistenza meccanica, le prestazioni di isolamento e l'affidabilità operativa a lungo termine dei moduli. Questo documento elabora sistematicamente la struttura della composizione principale dei moduli fotovoltaici convenzionali e analizza in dettaglio le caratteristiche dei materiali, il meccanismo di funzionamento e le funzioni principali di ciascun componente, fornendo un riferimento teorico per la progettazione, produzione e fabbricazione dei moduli fotovoltaici, il controllo di qualità e l'applicazione ingegneristica.
Sullo sfondo della transizione della struttura energetica globale verso la pulizia e la bassa carbonizzazione, la generazione di energia fotovoltaica è diventata una delle tecnologie più utilizzate e in rapido sviluppo nel campo delle energie rinnovabili. I moduli fotovoltaici sono le principali apparecchiature di generazione di energia delle centrali fotovoltaiche e le loro prestazioni e durata influiscono direttamente sulla capacità di generazione di energia e sul rendimento dell'investimento dell'intero sistema. I moduli fotovoltaici convenzionali utilizzano celle di silicio cristallino come nucleo e formano un insieme modulare attraverso la laminazione e l'incapsulamento di materiali funzionali multistrato, caratterizzati da forte resistenza agli agenti atmosferici, struttura stabile e facile installazione su larga scala.
Durante il funzionamento all'aperto a lungo termine, i moduli devono resistere a test ambientali complessi come l'alternanza di temperature alte e basse, radiazioni ultraviolette, congelamento-scongelamento con calore umido, vento, sabbia e grandine. Pertanto, la loro progettazione strutturale deve bilanciare elevata trasmissione luminosa, elevato isolamento, elevata forza di adesione ed elevata stabilità ambientale. L'analisi approfondita della composizione e delle funzioni dei moduli fotovoltaici convenzionali costituisce una base importante per ottimizzare le prestazioni dei moduli, migliorare l'affidabilità e ridurre il tasso di attenuazione.
I moduli fotovoltaici convenzionali adottano una tipica struttura laminata a 'sandwich', che è, dall'alto verso il basso: vetro temperato, strato superiore in EVA, stringa di celle, strato inferiore in EVA, foglio posteriore, con telaio in lega di alluminio e scatola di giunzione fissata esternamente per ottenere fissaggio meccanico e produzione elettrica. Le funzioni di ciascuna parte sono altamente coordinate e indispensabili.
Le celle solari sono i componenti principali dei moduli fotovoltaici per la conversione dell'energia. I prodotti principali sono le celle in silicio cristallino, comprese le celle PERC di tipo P e i percorsi tecnologici delle celle ad alta efficienza di tipo N come TOPCon e HJT.
La loro funzione principale è convertire direttamente la radiazione solare incidente in energia elettrica CC basata sull'effetto fotovoltaico. Attraverso il processo di diffusione, nella cellula si forma una giunzione PN. Sotto l'eccitazione dei fotoni, vengono generate coppie elettrone-lacuna, che vengono separate e si muovono direzionalmente per formare corrente sotto l'azione del campo elettrico incorporato. Parametri quali l'efficienza di conversione, la resistenza in serie, la corrente di dispersione e la risposta delle celle in condizioni di scarsa illuminazione determinano direttamente la potenza nominale e le prestazioni effettive di generazione di energia dei moduli.
All'interno del modulo, le celle sono collegate in serie tramite interconnettori per formare stringhe di celle, che vengono poi collegate in parallelo tramite sbarre collettrici per ottenere una configurazione ragionevole di tensione e corrente, soddisfacendo in definitiva i requisiti di progettazione elettrica del sistema.
Lo strato superficiale dei moduli fotovoltaici adotta vetro temperato ultra bianco a basso contenuto di ferro e ad alta trasmittanza, che è la prima struttura protettiva e di raccolta della luce del modulo.
Le sue funzioni principali includono:
Elevata trasmissione della luce: la formula a basso contenuto di ferro può ridurre significativamente il contenuto di ferro, ridurre l'assorbimento e la riflessione della luce, migliorare la trasmittanza solare, garantire che le celle ricevano radiazioni sufficienti e migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica.
Protezione meccanica: il trattamento di tempra conferisce al vetro un'elevata robustezza e resistenza agli urti, in grado di resistere a impatti esterni come grandine, ghiaia e pressione del vento, evitando danni alle celle interne.
Resistenza agli agenti atmosferici ambientali: ha un'eccellente resistenza ai raggi UV, al calore e all'umidità e all'invecchiamento e non è facile da ingiallire, rompersi o corrodersi durante l'uso esterno a lungo termine.
Isolamento e supporto: come supporto rigido sulla superficie del modulo, fornisce un supporto piatto per la struttura interna e ha una funzione di isolamento elettrico di base.
La pellicola EVA (copolimero di etilene-acetato di vinile) è un materiale di incapsulamento fondamentale per i moduli fotovoltaici, che viene steso su entrambi i lati superiore e inferiore delle celle e polimerizzato mediante laminazione ad alta temperatura.
I suoi ruoli principali si riflettono in:
Incollaggio e fissaggio: unisci saldamente vetro temperato, celle e backsheet in un tutto, elimina gli spazi tra gli strati e migliora l'integrità strutturale del modulo.
Accoppiamento ottico: un'elevata trasmissione della luce può ridurre la riflessione della luce sull'interfaccia, migliorare il tasso di utilizzo della luce e contribuire a migliorare l'efficienza della generazione di energia.
Protezione dell'isolamento: offre eccellenti prestazioni di isolamento elettrico, prevenendo perdite di celle e cortocircuiti e garantendo la sicurezza del sistema
Buffer e sigillante: tampona lo stress esterno, blocca l'intrusione di vapore acqueo, ossigeno e polvere ed evita l'ossidazione cellulare, la corrosione e l'attenuazione PID.
Resistenza all'invecchiamento ambientale: vengono aggiunti assorbitori UV e agenti reticolanti per garantire l'assenza di ingiallimento, delaminazione o guasti durante l'uso esterno a lungo termine.
Il backsheet si trova sullo strato inferiore del modulo fotovoltaico, che è un materiale polimerico composito. I tipi comuni includono TPT, KPE, KPK e altre strutture.
Le sue funzioni principali sono:
Isolamento posteriore: l'elevata resistività di volume e la resistività superficiale prevengono le dispersioni elettriche, rispettando le norme di sicurezza e i requisiti di isolamento del sistema.
Barriera all'acqua e all'ossigeno: eccellenti prestazioni di barriera al vapore acqueo, che formano una struttura completamente chiusa con EVA per ritardare l'invecchiamento interno del modulo.
Resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici: blocca efficacemente la penetrazione dei raggi UV, protegge l'EVA interno e le celle e si adatta agli ambienti ad alta temperatura, alta umidità e bassa temperatura.
Protezione meccanica: migliora la resistenza ai graffi e alla perforazione del retro del modulo e protegge la struttura interna durante il trasporto e l'installazione.
Il telaio dei moduli fotovoltaici adotta generalmente profili in lega di alluminio anodizzato, che formano un telaio esterno rigido attraverso la connessione ad angolo.
Le sue funzioni principali includono:
Miglioramento strutturale: migliorare la resistenza complessiva alla flessione e alla pressione del vento del modulo, prevenendo la deformazione e la rottura della parte laminata.
Protezione dei bordi: protegge il bordo in vetro del modulo, riduce il rischio di collisione e scheggiatura e migliora la sicurezza del trasporto e della costruzione.
Installazione semplice: il design standardizzato del telaio può adattarsi a metodi di installazione come blocchi a pressione e dispositivi, realizzando un rapido fissaggio del modulo sul sistema di staffe.
Messa a terra e conduzione di corrente: può realizzare la messa a terra del modulo, ridurre i danni al modulo causati da fulmini ed elettricità statica e migliorare la sicurezza del sistema.
La scatola di giunzione è installata all'esterno del backsheet del modulo, che costituisce l'interfaccia di uscita elettrica e il dispositivo di protezione del modulo fotovoltaico, integrando diodi di bypass all'interno.
Le sue funzioni principali sono:
Uscita energia elettrica: raccoglie l'energia elettrica CC generata dalla stringa di celle e la trasmette all'inverter tramite cavi per realizzare il collegamento elettrico.
Protezione bypass: quando il modulo è parzialmente ombreggiato, danneggiato o non corrispondente, il diodo di bypass conduce, evitando il surriscaldamento locale e le bruciature causate dall''effetto hot spot' e garantendo la sicurezza del modulo.
Sigillatura e isolamento: ha un elevato livello di protezione (solitamente IP67 e superiore), che è impermeabile, antipolvere e anti-perdite, adattandosi agli ambienti esterni difficili.
Espansione del collegamento elettrico: supporta il collegamento in serie di più moduli, facilitando la formazione di stringhe FV e soddisfacendo i requisiti di progettazione della tensione del sistema della centrale elettrica.
La prestazione complessiva dei moduli fotovoltaici non è determinata da un singolo componente, ma dalla sinergia di tutti i componenti:
Il vetro temperato e l'EVA insieme determinano il tasso di utilizzo ottico, influenzando direttamente le prestazioni di generazione di energia in condizioni di luce scarsa e forte;
L'efficienza delle celle e le perdite di incapsulamento determinano la potenza nominale del modulo;
La sigillatura di EVA, backsheet e telaio determina la resistenza agli agenti atmosferici a lungo termine e la capacità anti-attenuazione;
La scatola di giunzione e il design dell'isolamento determinano la sicurezza elettrica e l'affidabilità;
Il progetto strutturale complessivo determina la resistenza meccanica, l'adattabilità dell'installazione e l'adattabilità ambientale.
Difetti materiali o processi fuori controllo in ogni singolo collegamento possono portare a problemi quali delaminazione, ingiallimento, crepe nascoste, punti caldi e attenuazione PID del modulo, riducendone notevolmente la durata.
I moduli fotovoltaici convenzionali utilizzano celle di silicio cristallino come nucleo e formano un sistema funzionale completo costituito da vetro temperato, pellicola EVA, foglio posteriore, telaio in lega di alluminio e scatola di giunzione. Ogni componente ha una chiara divisione del lavoro: le celle solari realizzano la conversione fotoelettrica, il vetro temperato e il backsheet forniscono protezione ambientale, l'EVA completa l'incapsulamento, il collegamento e l'isolamento, il telaio ottiene un rinforzo meccanico e la scatola di giunzione garantisce la produzione elettrica e la protezione di sicurezza.
Questo design strutturale non solo garantisce un'efficiente generazione di energia, ma raggiunge anche un'eccellente resistenza meccanica, prestazioni di isolamento e affidabilità all'esterno a lungo termine, rendendolo la soluzione tecnica principale per le attuali applicazioni di generazione di energia fotovoltaica. Con la continua iterazione della tecnologia delle celle ad alta efficienza e dei materiali di incapsulamento, la struttura del modulo sarà continuamente ottimizzata, ma la composizione centrale e la logica funzionale di base rimarranno stabili per lungo tempo, il che svolge un importante ruolo di supporto nel promuovere lo sviluppo su larga scala e standardizzato dell'industria fotovoltaica.
