Folia zamiast szkła, czyli jak zredukować wagę paneli słonecznych
Sekretem jest zastąpienie ciężkiego szkła wysoce przejrzystą folią polimerową. Ten materiał działa jednocześnie jako przednia szyba i powłoka ochronna, zapewniając optymalne przenikanie światła do ogniw. Sztywność całej konstrukcji gwarantuje kompozytowa płyta tylna o unikalnej strukturze. Jej podstawę stanowi rdzeń w kształcie plastra miodu z polipropylenu, umieszczony pomiędzy dwiema warstwami wzmocnionymi włóknem szklanym. Zespół przetestował dwie wersje różniące się gęstością włókien: 820 g/m² i 660 g/m². Jak wyjaśnia główny autor badań, Umang Desai, zastosowana kombinacja miała na celu zaspokojenie zarówno wymagań mechanicznej niezawodności, jak i estetycznych potrzeb rynku BIPV, związanego z fotowoltaiką przystosowaną do integracji z budynkami.
Czytaj też: Przełom w fotowoltaice dzięki podwójnemu chłodzeniu. Ta technologia podnosi wydajność paneli o ponad 30%
Dla lepszego wyglądu modułów wprowadzono kolorowe warstwy pośrednie. Niestety, rozwiązanie to ma swoją cenę – dość wyraźnie wpływa na efektywność energetyczną. Panel bez specjalnego malowania osiągał wydajność 19,4%. Zastosowanie folii ciemnoszarej obniżyło ten wynik do 14,28%, a beżowej – aż do 11,92%. To wyraźny kompromis między funkcjonalnością a designem, który może decydować o rynkowym sukcesie, szczególnie przy zastosowaniach architektonicznych. Prototypowe wersje przeszły rygorystyczne badania trwałościowe, przewyższające wymagania normy IEC 61215:2021. Program testów obejmował m.in.: trwające 2000 godzin testy w komorze wilgotnościowo-cieplnej, 400 pełnych cykli termicznych, wystawienie na promieniowanie UV o dawce 60 kWh/m², 40 cykli zamrażania z udziałem wilgoci czy też uderzenia bryłami lodu o średnicy 25 mm. W testach ogniowych moduły uzyskały natomiast klasę E według normy ISO 11925. Choć rdzeń uległ częściowemu uszkodzeniu pod wpływem płomienia, ogólne zachowanie konstrukcji uznano za akceptowalne.
Potencjał dla problematycznych dachów
Głównym zastosowaniem nowych modułów miałby być montaż za starszych budynkach ze słabszymi dachami oraz lekkich halach magazynowych. Dotąd właściciele takich obiektów często rezygnowali z fotowoltaiki ze względu na ograniczenia nośności konstrukcji. W tym przypadku, za sprawą wagi poniżej 6 kg/m², takie ograniczenia nie powinny pozostawać w mocy. Obecnie naukowcy monitorują działanie prototypów zamontowanych na elewacji budynku w warunkach środkowoeuropejskich. To pozwoli ocenić realną wydajność technologii w codziennej eksploatacji. Ta nowa architektura paneli może znacząco poszerzyć grono budynków zdolnych do produkcji energii słonecznej. Choć technologia wymaga dalszych obserwacji, zwłaszcza pod kątem długoterminowej trwałości i kompromisów związanych z kolorystyką, jej lekkość stanowi realną szansę dla tysięcy obiektów, które dotąd nie mogły skorzystać z fotowoltaiki.
Czytaj też: Prosty dodatek zmienia oblicze baterii wodnych. Tak będzie wyglądało przechowywanie energii?
Jeśli chodzi o perspektywy i wyzwania stojące przed opisywaną technologią, to eksperci zwracają uwagę na kilka kwestii. Bo choć dotychczasowe doniesienia na temat ultralekkich paneli dają nadzieję na szerokie ich stosowanie – szczególnie w gęstej zabudowie miejskiej z wieloma starszymi konstrukcjami – to kluczowy będzie sprawdzian w świecie rzeczywistym. Jak takie panele słoneczne będą wypadały w realnych warunkach, po zamontowaniu na dachach i działaniu przez długie lata? Poza tym martwi spadek wydajności przy kolorowych wersjach, choć tu wybór jest prosty: albo decydujemy się na wygląd, albo na wydajność. Mimo to, sama możliwość montażu na wcześniej wykluczonych z użytku obiektach to wartość, której nie można bagatelizować w transformacji energetycznej.