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Aprire la strada a pannelli solari economici e flessibili
Per anni le aziende solari hanno voluto realizzare pannelli leggeri e flessibili, economici da spedire e facili da installare (srotolandoli su grandi aree). Ma sono stati ostacolati dalla mancanza di sostituti del vetro buoni e convenienti.
Protezione solare: Questo film polimerico sigilla l'acqua molto meglio di altre plastiche: può proteggere i pannelli solari per decenni.
Ora 3M pensa di aver trovato una soluzione. Questa settimana la società ha presentato una pellicola di plastica che si dice possa competere con il vetro nella sua capacità di proteggere i materiali attivi nelle celle solari dagli elementi e di risparmiare denaro per i produttori e i loro clienti.
Il film protettivo è un foglio multistrato a base di fluoropolimero che può sostituire il vetro come copertura frontale protettiva dei pannelli solari, afferma Derek DeScioli, responsabile dello sviluppo aziendale per la divisione di energia rinnovabile di 3M. I produttori laminano i fogli sui pannelli solari per sigillarli ermeticamente e proteggerli dall'umidità e da altri elementi atmosferici che possono essere mortali per le celle solari all'interno.
Il film è la risposta di 3M alla domanda dei produttori di pannelli solari, in particolare i produttori di alcune celle solari a film sottile, per un'alternativa al vetro. Il vetro è stato l'armatura preferita perché è economico, resistente agli agenti atmosferici e abbastanza durevole da durare decenni. La stragrande maggioranza dei pannelli solari realizzati oggi si basa sul vetro come copertura superiore. Ma il vetro aggiunge anche peso e volume ai pannelli solari e deve essere imballato con cura per evitare che si rompa, aumentando i costi di spedizione. Sostituendo il vetro, il nuovo film può eliminare la necessità di supporti di supporto, particolarmente utili sui tetti che non possono sopportare molto peso. Anche l'integrazione di pannelli solari nei tetti può superare le obiezioni estetiche dei proprietari di case.
I pannelli solari flessibili hanno tutti questi straordinari vantaggi, ma poi arrivi alla domanda su come li incapsula. Per molti anni le persone non hanno apprezzato questo problema, afferma Steven Hegedus, uno scienziato dell'Institute of Energy Conversion dell'Università del Delaware.
Usare la plastica per proteggere le celle solari non è un'idea nuova. Puoi trovare celle solari ricoperte di plastica nell'attrezzatura da campeggio e gadget innovativi come zaini con caricabatterie a energia solare integrati. Ma questo tipo di pellicola di plastica non è progettata per resistere a esposizioni continue all'aperto per 20-25 anni, che è quanto dovrebbero durare i pannelli solari, afferma Hegedus.
Diverse altre aziende hanno recentemente iniziato a commercializzare coperture frontali in plastica per pannelli solari flessibili, ma il materiale di 3M ha prestazioni superiori di ordini di grandezza in termini di protezione dall'umidità, che è la chiave per una lunga durata.
United Solar Ovonic è l'unico grande produttore di film sottili che spedisce pannelli flessibili da anni. L'azienda del Michigan utilizza silicio amorfo, che inoltre non è sensibile all'umidità come altri composti emergenti. I suoi pannelli solari in silicio amorfo possono convertire solo il 7% circa della luce solare che cade su di essi in elettricità, un tasso di bassa efficienza che ha reso i prodotti Uni-Solar meno desiderabili. Uni-Solar utilizza una resina a base di fluoropolimero di DuPont come rivestimento finale per i suoi pannelli.
Le celle solari realizzate con un materiale semiconduttore contenente rame, indio, gallio e selenio (CIGS) possono essere quasi due volte più efficienti del silicio amorfo, ma sono più sensibili all'umidità e quindi richiedono una migliore protezione dagli elementi. Molti produttori di CIGS hanno già escogitato processi di produzione per depositare il composto su rotoli di lamina metallica flessibile o plastica. Le aziende affermano di poter realizzare pannelli solari più velocemente utilizzando questo processo roll-to-roll; raggiungere volumi di produzione più elevati è fondamentale per ridurre i costi di produzione. Ma hanno fatto affidamento sul vetro per il foglio anteriore a causa della mancanza di plastica adatta. Oltre ai produttori di pannelli solari CIGS, 3M si rivolge anche agli sviluppatori di tellururo di cadmio e film sottili organici, afferma DeScioli.
3M, con sede nel Minnesota, ha deciso di sviluppare un involucro anteriore più resistente e il risultato è una pellicola di plastica spessa 23 micrometri, molto più sottile del vetro da 3.000 micrometri che si trova tipicamente oggi sui pannelli solari, afferma DeScioli. L'azienda utilizza il fluoropolimero perché il materiale non consente all'acqua di penetrare facilmente ed è resistente alle alte temperature e alle radiazioni ultraviolette. 3M ha anche progettato la pellicola per evitare che rifletta molta luce solare. 3M afferma che il suo film può raggiungere velocità di trasmissione del vapore acqueo inferiori a 0,0005 grammi di acqua per metro quadrato al giorno. Altre pellicole di barriera frontale possono far entrare centinaia di volte più umidità.
DeScioli afferma che il film può essere laminato con lo stesso processo roll-to-roll utilizzato per depositare semiconduttori a film sottile e questo può ridurre i costi di produzione. I pannelli solari flessibili possono anche essere più grandi dei pannelli di vetro perché la varietà flessibile non richiede il supporto di un sistema di scaffalature e può essere più facile da trasportare. Il tempo ei costi per l'assemblaggio di una serie di grandi pannelli possono essere notevolmente inferiori rispetto all'assemblaggio di molti piccoli pannelli, afferma.
Il valore principale del nostro film è che consente ai nostri produttori di realizzare moduli più grandi con il processo roll-to-roll, afferma DeScioli. Dice che mentre il materiale stesso non costerà meno del vetro, ridurrà i costi complessivi risparmiando sulla produzione e sull'installazione.
3M sta realizzando il film in una linea di produzione pilota e prevede di produrlo in serie il prossimo anno. La società afferma di aver messo in fila i clienti, ma DeScioli si rifiuta di rivelarli.