Miután gyorsan bizonyítást nyert teljesítményfokozó hatásuk és tartósságuk, a visszaverődést gátló napelem bevonatok már világszerte megtalálhatók a gyártósorokról legördülő modulok többségénél. Ma a bevonatgyártók keresik annak módját, hogy kezelni tudják a szennyeződések és a visszaverődés által előidézett veszteségeket, és igyekeznek lépést tartani a modulokra vetített költségcsökkentési és a hosszabb élettartamra vonatkozó elvárásokkal. A régebbi, bevonat nélkül felszerelt modulok számára is előnyös lehet a legújabb innováció.
Ha sikerül olyan bevonatokat kifejleszteni, amelyek környezeti hőmérsékleten, magasabb hőmérsékletet igénylő kezelés nélkül alkalmazhatók, az kulcsfontosságú lépést jelentene és lehetővé tenné a bevonatok utólagos felvitelét.
Kép: DSM
A napelemek üvegén körülbelül 2013-tól egyre nagyobb mértékben alkalmazott antireflexiós bevonat (anti-reflective, AR) gyorsan és megállíthatatlanul tört magának utat, hogy a modulok jelentős teljesítménynövelő tényezőjeként nyerjen teret, ráadásul nem igényli a gyártási folyamatok jelentős módosítását sem. A szokásos antireflexiós bevonatnál 2-3% mértékben nő a modul kimenőteljesítménye, ezt úgy éri el, hogy az üveg felszíne több fényt köt meg és ereszt át a cellába.
A Fotovoltaikus Ágazat Nemzetközi Technológiai Ütemtervének (International Technology Roadmap for Photovoltaic, ITRPV) 2018-as jelentése arra számít, hogy az antireflexiós bevonattal ellátott üvegek továbbra is a modulok elülső oldalának szabványos anyagai lesznek, és belátható időn belül megőrzik a 90% fölötti piaci részesedésüket. A jelentés arra is kitér, hogy a bevonatgyártók előtt álló kihívás most az, hogy folyamatosan megfeleljenek a modulok élettartamára és tartósságára vonatkozó, egyre magasabb követelményeknek. A jelentésben a bevonatok tömeggyártására vonatkozó adat szerint jelenlegi élettartamuk 15 év. Léteznek 20 évnél hosszabb ideje működő egységek is, de ezek még csak a köztes fázisnál tartanak, tömeggyártásra való optimalizálásukra még nem került sor.
„Az egyik legfontosabb kihívás mindig a tartósság volt, amelyet az anyag elsődleges jellemzőinek elfogadható szinten történő megőrzéseként definiáltunk, miután agresszív mechanikai vagy környezeti feltételeknek tettük ki” – jelezte David Hannan, az egyesült királyságbeli Opus Materials vezérigazgatója; a vállalat része annak a konzorciumnak, amely azt tervezi, hogy idén új modulüveg bevonattal jelenik meg a piacon. Hannan hozzátette, hogy a bevonat – Solar Sharc – teljesítménye a gyorsított teszteléseken a napelem modulokra vonatkozó IEC 61215 normáknak megfelelően teljesített, beleértve az 1000 órányi nedvesség és hő ciklust, valamint az UV besugárzási ciklusokat is.
A holland vegyipari vállalat, a DSM évek óta piacvezető gyártó a napelem modulok üvegére való bevonatok terén, e technológia alkalmazásával már 70 GW kapacitást telepítettek. A vállalat új antireflexiós bevonata, amelyet már telepített modulokon történő alkalmazásra fejlesztettek ki, egy ún. „zárt felszín” szerkezeten alapul, amely tartósabbá teszi a versenytársakénál.
„Más bevonatokkal összehasonlítva az értékesítést követően alkalmazandó DSM ARC egy belső porozitással rendelkező réteget és egy zárt felszínt foglal magában ” – ismertette Paolo Tusa, a DSM Advanced Solar kereskedelmi igazgatója. „Ez a jellemző kiemelkedő tartósságot tesz lehetővé, és a bevonatot az anyagából következően mechanikusan szilárdabbá, az anyagfáradással és a szennyeződések hatásaival eszemben ellenállóbbá teszi.”
Szennyeződés mentesítés
A bevonatgyártók ma már arra is figyelmet fordítanak, hogy a bevonatok milyen más módon járulhatnak hozzá a modulok teljesítményének optimalizálásához. 2017-ben a DSM útjára indította szennyeződésekkel szemben védő bevonatát, ezt úgy alakították ki, hogy az üveg felülete taszítsa a port és a szennyeződést és közben megőrizze antireflexiós tulajdonságait. A napelemek piacain egyre népszerűbbek a bevonatok, mivel a modulok csökkenő árai azt is jelentik, hogy az üzemeltetés és a karbantartás a projekt költségein belül nagyobb hányadot tesz ki, ezért a fejlesztők a költség optimalizálás kulcsfontosságú területeként tekintenek rá.
„A szennyeződések ellen védő bevonattal foglalkozó üzletágunk ütemesen fejlődik” – közölte Tusa. „Az új technológiákhoz hasonlóan időbe telik nem csak saját ügyfeleink meggyőzése, hanem az értékláncon belül ügyfeleink ügyfeleinek a meggyőzése is. Kis és közepes méretű parkok, sőt az utóbbi időkben már ipari volumenű parkok is létesültek ázsiai országokban, Oroszországban és a MENA régióban (Közel-Keleten és Észak-Afrikában).”
Mivel a szennyeződésekkel szemben védőbevonat létrehozásának a sima, kiemelkedésektől és bemélyedésektől mentes, a szennyeződések számára tapadási lehetőséget nem kínáló felület kedvez, addig az antireflexiós jellemző a felszín egyenetlenségén alapszik, hogy csapdába ejtse a fényt, ez a kettősség újabb kihívást jelen a mindkét szempontnak megfelelőbevonat kifejlesztése során. A Solar Sharc-t antireflexiós tulajdonságokkal is bíró, de elsődlegesen szennyeződésekkel szemben védő bevonatként kínálják a piacon.
Hannan elmagyarázta, hogy a bevonat nanométeres nagyságrendben történő kialakítása lehetővé teszi mindkét jellemző beépítését. „A Solar Sharc szilícium-dioxid nanorészecskékre bízza azt a funkciót, hogy javítsák a bevonat mechanikai jellemzőit” – mondta. „A részecskék felületi érdesség kialakítására történő használata elősegíti a taszítóképességet és a szennyezésekkel szembeni védelmet is. Ez nem gyakorol negatív befolyást a bevonat jellemzőire, többek között az antireflexiós tulajdonságára, fényáteresztő képességére, UV fénnyel és vegyi anyagokkal szembeni ellenálló képességére, víztaszítására, és természetesen a tartósságára sem.”
A DSM jelentése szerint szennyeződésektől védő bevonata ugyanolyan antireflexiós tulajdonságú, mint egy másik, éppen a TÜV SÜD által Dunhuangban, Kínában villanó fény (flash test) segítségével vizsgált terméke; a bevonat hasonló mértékben, a bevonat nélküli panelekhez képest 3%-kal növelte a modul kimenőteljesítményét. Ráadásul a szennyeződés ellen védő panelek az optimális teljesítményt hosszabb időn keresztül képesek fenntartani, ezért idővel újabb 1%-os átlagos növekedés érhető el a kimenőteljesítményt illetően. Az Opus anyagokkal foglalkozó részlegének közlése szerint a helyszíni és a laboratóriumi vizsgálatok eredményei arra utalnak, hogy a Solar Sharc bevonat által előidézett növekedés el fogja érni a 4%-ot.
Tisztítás
Bár a szennyeződések elleni bevonatok a tisztítási igények csökkentését ígérik, de a tisztítás teljes kiküszöbölését egyik sem ígéri, különösen nem azokon a száraz és poros területeken, amelyek egyébként ideális feltételeket kínálnak a napenergia előállításához.
Ez egy újabb olyan terület, amelyen az üvegbevonatnak – a modul legfelső, az elemeknek kitett rétegének – bizonyítania kell tartósságát. Az új és a régi típusú tisztítóoldatok egyaránt komoly stressz hatást jelentenek a bevonatok számára, akár vízmentes, légfúvásos tisztítást végeznek – ahol a bevonat rétegre koptató hatású porrészecskéket juttatnak légáramlás segítségével –, akár vízzel tisztítanak, ahol a bevonat lemosásának veszélye áll fenn.
Az ITRPV jelentés felhívta a figyelmet, hogy néhány bevonat kültéri körülmények között 10 évig is alig bírta megőrizni hatásosságát, de egyértelműen látszik a tartósság növelését jelző trend.
Az üvegbevonatok új generációjának vizsgálatai egyértelműen ezt tükrözték vissza. A DSM rámutatott, hogy az automata tisztítóberendezések vezető beszállítóival közösen vizsgálatnak vetették alá saját szennyeződések elleni bevonatát, és azt találták, hogy a bevonattal ellátott modulok teljesítménye 1000 tisztítási ciklust követően is stabil maradt – ez pedig csaknem 20 éven keresztül heti két alkalommal végzett tisztításnak felel meg.
Értékesítés utáni alkalmazás
A DSM legújabb ajánlatában és a Solar Sharc bevonatban egyaránt az adja a kulcsfontosságú innovációt, hogy ezeket fel lehet vinni környezeti hőmérsékleten, további hővel történő szárítás vagy hőkezelés nélkül. A DSM kiemelte, hogy a napelem üvege temperált, és ebben a szakaszban az antireflexiós és a szennyeződés elleni bevonatot is hőkezeléssel lehet felvinni. Ezért a gyártás során felvitt bevonatoknál nem történik valódi költségcsökkenés, de a fejlesztés érdekes lehetőséget vet fel.
A DSM most készíti elő antireflexiós bevonatának utólagos alkalmazását, amikor a bevonatot a helyszínen permetezik a modulokra – ez a teljesítmény növelését idézi elő régebbi moduloknál, amelyek gyártása és telepítése során nem alkalmaztak semmilyen antireflexiós kezelést.
„A vegyület ugyanazon a technológiai platformon nyugszik, mint az iparág csúcstechnológiáját képviselő antireflexiós bevonatunk.” „Az egyetlen különbség az, hogy ez környezeti hőmérsékleten szárad meg.” Bővebben elmagyarázza, hogy a szabványos antireflexiós bevonat polimerből készült nanoméretű részecskéket tartalmaz, amelyeket a temperálási eljárás során kiégetnek, és a DSM alternatív módszert is kidolgozott a bevonat porózusságának és az üveghez tapadásának biztosítására, továbbá az alkalmazás gyors felvitelének módjára.
Az alkalmazási módszer automatizált, fúvókák sorát magában foglaló felvivő egységből áll, a DSM javaslata szerint egy modult egy vagy két másodperc alatt képes bevonattal ellátni, teljes sorokat pedig egy vagy két percen belül. 20°C hőmérsékleten a bevonat is megszárad egy percnél rövidebb idő alatt. A DSM azt tervezi, hogy partnereivel „minősített telepítőként” fog együttműködni, és kulcsrakész megoldásokat fog kínálni, többek között a bevonatot és annak felvitelét.
Az utólagosan felvitt bevonat európai piacokon történő forgalomba hozatalát az idei év második negyedévére tűzték ki, a következő évre pedig az újabb régiókban történő terjeszkedést. A DSM becslése szerint a világon körülbelül 40 MW kapacitással egyenértékű bevonat nélküli napelem panel található, a legnagyobb számban Kínában, Németországban és Olaszországban. Megjegyezte, hogy mivel ezeket a régebbi projektet vonzó betáplálási tarifák mellett telepítették, ezért az utólagosan felvitt bevonat által ígért 2-3%-os teljesítménybeli javulás rendkívül vonzó lehet az eszközök tulajdonosai számára.
„Az áramtermelés további fokozása a kulcs, ez a napelemek világának szent Grálja” – tette hozzá Tusa. „Rendszerint három évnél rövidebb megtérülési idővel és vonzó IRR értékkel (belső megtérülési rátával) számolunk. Vezető eszköztulajdonosok intenzíven érdeklődnek iránta.”
Az Opus Materials azt nyilatkozta a pv magazine -nak, hogy kiindulásként a napelem üvegek előállításával foglalkozó Onyx Solar vállalattal fognak társulni a Solar Sharc bevonat gyártási folyamataikba történő beépítéséhez, és hogy a bevonat majd kapható lesz az utólagos kezelést igénylő modulok piacán.
A többi új technológiához hasonlóan az utólag felvitt antireflexiós bevonatoknak is bizonyítaniuk kell a különböző érdekeltek előtt, mielőtt a piac elfogadná a terméket. A DSM jelenleg körülbelül 1 MW-nyi tesztelést szolgáló helyszínnel rendelkezik, ahol a bevonatot már alkalmazták, ezek némelyike 18 hónapnál hosszabb ideje üzemel.
„A napelem parkok tulajdonosait példák bemutatásán keresztül meg kell győzni arról, hogy a nyereség folyamatosan kimutatható az idő múlásával.” „Az eddigi eredmények mind a teljesítmény, mind a tartósság vonatkozásában kiválóak, megfelelnek az elvárásainknak.”
Forrás: pv-magazine
