태양광 패널 모듈의 주요 재료: 완전 분석

소개

대부분의 태양광 모듈은 몇 가지 핵심 재료로 구성됩니다. 일반적인 태양광 모듈은 전면 재료, 태양전지, 봉지재, 후면 재료, 프레임 및 몇 가지 보조 부품으로 이루어져 있습니다. 각 층은 고유한 역할을 하며, 함께 모듈의 성능과 수명을 결정합니다. 하나씩 살펴보겠습니다.

전면 재료

역할과 유리가 선택되는 이유

태양광 모듈의 전면 재료는 태양전지가 사용할 수 있는 파장 범위에서 높은 투과율과 낮은 굴절률을 가져야 하며, 태양광이 최대한 효율적으로 흡수되도록 해야 합니다. 투과와 반사 외에도 전면 재료는 물에 대한 불투과성, 우수한 내충격성, 장기간 자외선 노출에 대한 안정성, 그리고 금속 접점과 연결부를 부식시켜 모듈 수명을 단축시킬 수 있는 물이나 수증기를 방지하기 위한 낮은 열저항을 가져야 합니다.

모듈은 옥외에 설치되어 바람, 모래, 비, 눈과 같은 혹독한 날씨에 자주 노출되므로, 전면 재료는 내부의 셀을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 일정한 강성도 필요합니다.

전면 재료에는 아크릴, 폴리머, 유리 등 여러 옵션이 있습니다. 가장 일반적인 선택은 강화 저철분 유리입니다. 저렴하고, 강하며, 안정적이고, 투과율이 높고, 방수 및 기밀성이 뛰어나며, 자체 세정 성능이 좋기 때문입니다.

태양전지

발전의 핵심

태양전지는 태양광 모듈에서 가장 중요한 부품 중 하나이며, 모듈의 전체 출력을 직접 결정합니다. 태양광을 전기로 변환하는 반도체 웨이퍼로, 특정 조명 조건이 충족되면 전압을 출력하고 회로에 연결되면 전류를 생성합니다.

다양한 셀 옵션이 있습니다. 공정 기술에 따라 TOPCon, BC, HJT 등이 있으며, 크기 사양에 따라 182, 183, 210 등이 있습니다. 동일한 기술과 크기 내에서도 셀은 효율에 따라 등급이 나뉩니다.

봉지재(Encapsulant) 소재

모든 것을 고정하는 접합층

봉지재는 태양전지와 모듈의 전면 및 후면 사이의 접착을 제공합니다. 고온과 강한 자외선 노출에도 안정적이어야 합니다. 또한 광학적으로 투명해야 하며, 낮은 열저항과 높은 전기저항을 가져야 합니다.

EVA(에틸렌-비닐 아세테이트)는 가장 일반적으로 사용되는 봉지재입니다. 얇은 필름 형태로 제공되며, 셀과 전면 및 후면 사이에 배치되어 샌드위치 구조를 형성합니다. 이 샌드위치는 특정 압력 하에서 140-150°C로 가열되어 EVA가 중합되고 모듈을 접합하게 됩니다. 아래 이미지에서 셀 위의 반투명 필름이 EVA입니다.

후면 시트(Backsheet)

보호용 후면 표면

PV 후면 시트는 모듈의 후면 표면입니다. 주요 요구 사항은 낮은 열저항과 물 또는 수증기를 차단하는 능력입니다. 단일 유리 모듈은 일반적으로 폴리머 필름을 후면 시트로 사용하는 반면, 이중 유리 모듈은 유리를 사용합니다. 투명한 유리 후면은 지면에서 반사된 빛을 흡수하여 출력을 증가시킬 수 있기 때문입니다.

PV 리본(주석 도금 구리 리본)

전류가 수집되고 전달되는 방법

PV 리본(주석 도금 구리 리본)은 주로 인터커넥트 리본과 버스 리본으로 나뉩니다. 인터커넥트 리본은 모듈 내부의 셀을 연결하며, 스트링 머신에 의해 셀 표면의 전도성 버스바에 직접 납땜되어 각 셀의 전류를 전도하고 수집합니다. 버스 리본은 모듈 내의 셀 스트링을 연결하며, 인터커넥트 리본에 납땜되어 셀에서 생성된 전류를 정션 박스로 모읍니다.

PV 리본의 기본 재질은 구리 금속이며, 얇은 주석 층으로 코팅되어 있습니다. 구리 베이스는 높은 전도성과 낮은 저항을 제공하여 모듈의 내부 저항을 줄이고 전력 손실을 줄입니다. 주석 코팅이 필요한 이유는 구리 자체는 녹는점이 높고 납땜성이 좋지 않기 때문입니다. 구리 베이스에 주석을 코팅하면 리본에 우수한 용접성을 부여하고 인터커넥트 리본이 셀 표면의 버스바에 견고하게 접합되어 원활한 전류 흐름을 보장합니다.

정션박스

외부 회로로의 다리

접속함은 PV 모듈에서 전류를 전달합니다. 내부 버스 리본에 연결되어 모듈을 외부 회로에 연결합니다. 우수한 전기적 성능이 필요하며, 설계와 치수는 전기적, 기계적, 내열성, 내부식성, 내후성 요구 사항을 포함한 작동 환경의 요구를 충족해야 하며, 사용자나 환경에 해를 끼치지 않아야 합니다. 일반적인 PV 모듈 접속함은 MC4 퀵 커넥터를 사용합니다.

프레임

강도, 밀봉 및 쉬운 설치

프레임은 여러 목적을 수행합니다. 첫째, 유리 가장자리를 보호하고 외부 힘으로 인한 모듈 균열을 방지합니다. 둘째, 가장자리 실런트와 결합하여 모듈의 밀봉 성능을 강화합니다. 셋째, 모듈의 전체 기계적 강도를 크게 향상시킵니다. 넷째, 모듈 설치와 운송을 더 쉽게 만들고, 모듈을 마운팅 구조에 연결하는 캐리어 역할을 하여 적절한 고정이 최상의 하중 저항을 제공하며, 단일 고정 장치에서 통합 어레이로 확장되어 전체 발전소 시스템의 기계적 능력을 향상시킵니다.

실런트

수분 차단

실런트는 접속함을 PV 백시트에 접착하여 그 사이의 간격을 방수 처리하고 모듈의 내후성을 향상시키는 데 사용됩니다. 또한 모듈을 프레임에 접착하여 두 부분 사이의 연결을 강화하고 수증기가 모듈 내부로 들어가는 것을 방지합니다.

Ooitech의 견해

Ooitech는 태양광 모듈의 성능과 수명이 전면 유리에서 실런트에 이르는 적층 재료가 하나의 시스템으로 얼마나 잘 작동하는지에 달려 있다고 믿습니다.