Mit der Entwicklung der Technologie steigt die Nachfrage der Menschen nach Energie, und Solarenergie als saubere und erneuerbare Energie erhält immer mehr Aufmerksamkeit.

Als eines der Hauptkomponenten der Solarstromerzeugung waren die Effizienz und Kosten von Photovoltaikmodulen schon immer die Schlüsselfaktoren, die ihre breite Anwendung einschränken. Um diese Probleme zu lösen, erforschen Wissenschaftler ständig neue Materialien und Technologien. Darunter, Technische Kunststoffe haben hervorragende umfassende Eigenschaften wie hohe Steifigkeit, geringes Kriechen, hohe mechanische Festigkeit, gute Hitzebeständigkeit und hervorragende elektrische Isolierung und sind zu einem wichtigen Ersatz für Strukturmaterialien und Metalle bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen geworden.

Nach Angaben von Marktforschungsinstituten wird der jährliche Produktionswert des globalen Marktes für Photovoltaikmodule auf etwa 4 bis 5 Milliarden US-Dollar geschätzt, wovon mehr als 50%1 für Kunststoffkomponenten verwendet werden.

Was sind technische Kunststoffe?  

Technische Kunststoffe sind Hochleistungskunststoffe, die für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften, chemische Beständigkeit, thermische Stabilität und Abriebfestigkeit bekannt sind. Als technische Werkstoffe können diese Kunststoffe Metalle bei der Herstellung von Maschinenteilen und anderen Anwendungen ersetzen. Sie werden in einer Vielzahl von Industrien eingesetzt, einschließlich Elektronik, Automobil, Bau, Büroausrüstung, Maschinen, Luft- und Raumfahrt usw.

Die Entwicklung technischer Kunststoffe unterstützt nicht nur nationale Schlüsselindustrien und moderne Hightech-Industrien, sondern treibt auch die Transformation traditioneller Industrien und die Anpassung der Produktstruktur voran. Ihre Vielseitigkeit macht sie für eine Vielzahl komplexer Ingenieuranwendungen geeignet, bietet innovative Lösungen für verschiedene Branchen und spielt eine entscheidende Rolle in der modernen Fertigung.

 

Anwendung verschiedener technischer Kunststoffe in Photovoltaikmodulen

 

01 Polycarbonat (PC)

Polycarbonat ist ein optischer Kunststoff, der für seine hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit und Transparenz bekannt ist. Es ist leichter als Glas, hat eine gute Witterungsbeständigkeit und ist chemisch beständig. Polycarbonat wird üblicherweise zur Herstellung von Schutzbrillen, Sicherheitsmasken, Autolampenschirmen, Displaytafeln usw. verwendet.

 

VERWENDUNG VON POLYCARBONAT IN

(1) Gehäusematerial: Polycarbonat zeichnet sich durch seine hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit und Transparenz aus und wird häufig als Gehäusematerial für Photovoltaikmodule verwendet. Es wird verwendet, um Solarzellen und andere kritische Komponenten vor äußeren Umweltschäden wie Stößen, Wetter und UV-Strahlung zu schützen.

(2) Negativmaterial: Bei Photovoltaikmodulen kann auch Polycarbonat als Negativmaterial eingesetzt werden. Die Rückplatte befindet sich auf der Rückseite der Solarzelle und bietet strukturelle Unterstützung und Schutz für die Batteriemodule. Die Polycarbonat-Rückplatte hat eine gute Festigkeit und Witterungsbeständigkeit, schützt die Solarzelle effektiv und verlängert ihre Lebensdauer.

(3) Versiegelungsmaterial: Photovoltaik-Module benötigen hervorragende Dichtungseigenschaften, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Staub und andere Verunreinigungen in das Innere der Module gelangen. Polycarbonat kann als Dichtungsmaterial verwendet werden, um Solarzellen und andere Komponenten zu verkapseln und zu fixieren, um den langfristigen stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen zu gewährleisten.

(4) Lichtwellenleitplatte: Polycarbonatmaterial hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eignet sich für die Herstellung von Lichtwellenleiterplatten. Die Lichtwellenleiterplatte wird verwendet, um das Licht von der Kante des Photovoltaikmoduls in den Bereich der Solarzelle zu lenken, wodurch die Effizienz der Lichtnutzung erhöht wird.

 

Hauptlieferanten

Bayer AG, LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Nippon Denki Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.

Vorteile von Polycarbonat

(1) Stoßfestigkeit: Polycarbonat zeigt eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit und verhindert effektiv das Brechen oder die Beschädigung der Platte.

(2) Hohe Transparenz: Polycarbonat hat eine hervorragende Transparenz und überträgt effizient das Sonnenlicht in die Solarzellenschicht.

(3) Leichtgewicht: Im Vergleich zu herkömmlichen Glasmaterialien ist Polycarbonat leichter, was hilft, das Gewicht von PV-Panels zu reduzieren, einfach zu installieren und zu transportieren.

(4) Witterungsbeständigkeit: Polycarbonat hat eine gute Witterungsbeständigkeit, widersteht gegen den Einfluss von UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Temperaturänderungen, und hält die Stabilität und Haltbarkeit der Paneele.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Polycarbonat häufig in Photovoltaikmodulen verwendet wird und Schlüsselfunktionen wie Schutz, Unterstützung, Abdichtung und Lichtübertragung bietet, was zur Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen beiträgt.

02 Polymethylmethacrylat (PMMA)

Polymethylmethacrylat, auch bekannt als Acrylsäure oder Acrylglas, ist ein optischer Kunststoff, der sich durch hervorragende Transparenz und optische Qualität auszeichnet. Es hat eine hohe Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung (UV) und eine hervorragende Witterungsbeständigkeit.

VERWENDUNG VON POLYMETHYLMETHACRYLATEN IN

(1) Optische Linse: PMMA zeichnet sich durch gute Transparenz und optische Qualität aus und wird häufig zur Herstellung optischer Linsen für Photovoltaikmodule verwendet. Die optische Linse konzentriert das Licht auf die Oberfläche der Solarzelle und erhöht die Lichtabsorptionseffizienz. PMMA-Linsen haben eine hohe Durchlässigkeit und können Sonnenlicht effizienter in elektrische Energie umwandeln.

(2) Lichtwellenleitplatte: Die Lichtwellenleiterplatte lenkt das Licht vom Rand des Photovoltaikmoduls zum Bereich der Solarzelle, wodurch die Effizienz der Lichtnutzung verbessert wird. PMMA hat eine hohe Lichtdurchlässigkeit und kann zur Herstellung von Lichtwellenleiterplatten verwendet werden, um die Lichtverteilung und -übertragung zu optimieren, um die Paneleffizienz zu erhöhen.

(3) Schutzabdeckung und Gehäuse: PMMA kann auch als Schutzabdeckungs- und Gehäusematerial für Photovoltaikmodule verwendet werden. Es hat eine hervorragende Transparenz und Stoßfestigkeit und schützt Solarzellen und andere kritische Komponenten effektiv vor äußeren Umweltschäden wie Stoß, Wetter und UV-Strahlung.

 

Hauptlieferanten

Evonik Industries, Rohm Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Chi Mei Co., Ltd., Kelon Industrial Co., Ltd., Kuraray Co., Ltd., Suzhou Shuangxiang Microfiber Co., Ltd., Wanhua Chemical Group Co., Ltd., Huizhou Huifeng Chemical Co., Ltd.

Vorteile von Polymethylmethacrylat

(1) Hohe Transparenz: PMMA hat eine hervorragende Transparenz und überträgt das Sonnenlicht effizient auf die Solarzellenschicht, wodurch die Lichtabsorptionseffizienz verbessert wird.

(2) Leichtgewicht: PMMA hat eine geringe Dichte und ist ein Material, das das Gesamtgewicht von Photovoltaikmodulen reduzieren kann, einfach zu installieren und zu transportieren.

(3) Witterungsbeständigkeit: PMMA zeigt eine gute Witterungsbeständigkeit, widersteht den Einfluss von UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturänderungen und verlängert die Lebensdauer des Panels.

(4) Stoßfestigkeit: PMMA hat eine gute Stoßfestigkeit und schützt wirksam Schlüsselkomponenten wie Solarzellen vor äußeren Stößen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PMMA, das als Gehäusematerial für optische Linsen, Lichtwellenleiter und Photovoltaikpaneele verwendet wird, hervorragende Transparenz, leichte Eigenschaften, Witterungs- und Schlagfestigkeit bietet. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Lichtabsorptionseffizienz, der Lichtverteilung und -übertragung in Photovoltaikmodulen und dem Schutz von Solarzellen.

03 Polystyrol (PS)

Polystyrol ist ein optischer Kunststoff mit hoher Transparenz und Brechungsindex. Sie weist eine gute optische Homogenität und Oberflächenqualität auf und wird üblicherweise zur Herstellung optischer Linsen, Substrate und Lichtwellenleiter eingesetzt.

 

VERWENDUNG VON POLYSTYROL IN

(1) Dielektrische Schicht: Die dielektrische Schicht in Photovoltaikmodulen befindet sich zwischen der Solarzelle und der Rückplatte und dient dazu, den Strom zwischen der Zelle und anderen Komponenten zu isolieren und Kurzschlüsse und Beschädigungen zu verhindern. Als dielektrisches Schichtmaterial können Polystyrolfolien verwendet werden, die Isoliereigenschaften bieten, die den Strom effektiv isolieren.

(2) Lichtwellenleitplatte: Die Lichtwellenleiterplatte in Photovoltaikmodulen leitet das Licht vom Panelrand zum Bereich der Solarzelle und erhöht so die Effizienz der Lichtnutzung. Polystyrol hat hohe lichtdurchlässige Eigenschaften und kann als Material für Lichtwellenleiter verwendet werden, um die Lichtverteilung und -transmission zu optimieren.

(3) Zusatzteile: Polystyrol kann auch bei Hilfskomponenten in Photovoltaikmodulen wie Tragstrukturen und Verbindern eingesetzt werden. Aufgrund seiner geringen Dichte und guten Verarbeitungseigenschaften bietet Polystyrol leichte Stütz- und Verbindungslösungen.

Hauptlieferanten

Dow (Dow Chemical), BASF, FINA, Chevron (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styron, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu New Plus Co., Ltd.).

Vorteile von Polystyrol

(1) Niedrige Kosten: Polystyrol ist ein gängiger Kunststoff mit niedrigen Herstellungskosten, was dazu beiträgt, die Produktionskosten von Photovoltaikmodulen zu senken.

(2) Leichtgewicht: Polystyrol hat eine geringe Dichte und ist relativ leicht, was dazu beiträgt, das Gesamtgewicht von Photovoltaikmodulen zu reduzieren, um die Installation und den Transport zu erleichtern.

(3) Isolierleistung: Polystyrol zeigt gute Isolierleistung, isoliert effektiv den Strom und verbessert die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Photovoltaikmodulen.

(4) Lichtdurchlässigkeit: Polystyrol hat eine hohe Transparenz und Lichtdurchlässigkeit, die dazu beiträgt, das Licht effektiver auf die Solarzellenschicht zu übertragen, wodurch die Lichtabsorptionseffizienz des Photovoltaikmoduls verbessert wird.

04 Polyethylen (PE)

Polyethylen ist ein gängiger Kunststoff, der für seine hohe Transparenz und hervorragende chemische Beständigkeit bekannt ist. Es wird üblicherweise zur Herstellung von Folien, Verpackungsmaterialien, optischen Beschichtungen usw. eingesetzt.

 

VERWENDUNG VON POLYETHYLEN IN PHOTOVOLTAIKMANELEN 

(1) Negatives Material: Als Rückplattenmaterial für Photovoltaikpaneele kann Polyethylen verwendet werden. Die Rückplatte befindet sich auf der Rückseite der Solarzelle und bietet strukturelle Unterstützung und Schutz für die Batteriemodule. Die Polyethylen-Rückplatte zeigt eine gute Festigkeit, Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit und schützt Solarzellen effektiv und verlängert ihre Lebensdauer.

 

(2) Versiegelungsmaterial: Photovoltaik-Module benötigen eine effektive Abdichtung, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Staub und andere Verunreinigungen in das Innere der Module gelangen. Polyethylen kann als Dichtungsmaterial verwendet werden, um Solarzellen und andere Komponenten zu verkapseln und zu fixieren, um den langfristigen stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen zu gewährleisten.

 

(3) Zusatzteile: Polyethylen kann auch bei Hilfskomponenten wie Tragstrukturen und Steckverbindern in Photovoltaikmodulen eingesetzt werden. Aufgrund seiner geringen Dichte und guten Verarbeitungseigenschaften bietet Polyethylen leichte Stütz- und Verbindungslösungen.

 

Hauptlieferanten 

Toray Industrial Co., Ltd., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Denki Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.

 

Vorteile von Polyethylen als Material für Photovoltaikmodule

(1) Niedrige Kosten: Polyethylen ist ein gängiger Kunststoff mit niedrigen Herstellungskosten, was dazu beiträgt, die Produktionskosten von Photovoltaikmodulen zu senken.

(2) Leichtgewicht: Polyethylen hat eine geringe Dichte und ein relativ geringes Gewicht, was dazu beiträgt, das Gesamtgewicht von Photovoltaikmodulen zu reduzieren, um die Installation und den Transport zu erleichtern.

(3) Witterungsbeständigkeit: Polyethylen zeigt eine gute Witterungsbeständigkeit, widersteht den Einfluss von UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Temperaturänderungen und verlängert die Lebensdauer des Panels.

(4) Chemische Korrosionsbeständigkeit: Polyethylen hat eine gute chemische Korrosionsbeständigkeit und hat die Fähigkeit, einigen Chemikalien zu widerstehen, was die Haltbarkeit von Photovoltaikmodulen verbessert.

05 Polytetrafluorethylen (PTFE)

PTFE ist ein optischer Kunststoff, der für seine Inertheit und seine Beständigkeit gegen hohe Temperaturen bekannt ist. Es weist hervorragende chemische Beständigkeit, Wärmebeständigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf und wird üblicherweise bei der Herstellung optischer Beschichtungen, Dichtungsmaterialien und optischen Geräten in Hochtemperaturumgebungen verwendet.

 

Verwendung von Polytetrafluorethylen in Photovoltaikmodulen

(1) Dielektrische Schicht: Als eines der dielektrischen Schichtmaterialien in Photovoltaikpaneelen kann Polytetrafluorethylen verwendet werden. Die dielektrische Schicht befindet sich zwischen der Solarzelle und der Rückplatte und isoliert den Strom zwischen der Zelle und anderen Komponenten, um Kurzschlüsse und Beschädigungen zu verhindern. PTFE hat ausgezeichnete Isoliereigenschaften und chemische Korrosionsbeständigkeit und isoliert effektiv den Strom.

(2) Versiegelungsmaterial: Photovoltaik-Module benötigen eine effektive Abdichtung, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Staub und andere Verunreinigungen in das Innere der Module gelangen. PTFE hat eine hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten und kann als hervorragendes Dichtungsmaterial verwendet werden, um den langfristigen stabilen Betrieb von Photovoltaikmodulen sicherzustellen.

(3) Beschichtungsmaterial: PTFE kann als Beschichtungsmaterial für Photovoltaikpaneele verwendet werden und bietet Antifouling, Kratzfestigkeit, UV-Beständigkeit, Witterungsbeständigkeit und andere Funktionen. Seine gute Chemikalienbeständigkeit und geringe Oberflächenhaftung ermöglichen es der Beschichtung, die Plattenoberfläche vor Verschmutzung und Beschädigung zu schützen.

Hauptlieferanten

DuPont, LG Chem, Toray Industrial Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Denki Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.

Vorteile von PTFE als Material für Photovoltaik-Panels

(1) Hochtemperaturbeständigkeit: PTFE hat eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und hält die Stabilität in einer Hochtemperaturumgebung, die für die Arbeitsbedingungen von Photovoltaikmodulen geeignet ist.

(2) Chemische Korrosionsbeständigkeit: PTFE zeigt herausragende chemische Korrosionsbeständigkeit gegen Korrosion durch Säure, Laugen und andere Chemikalien, wodurch die Lebensdauer der Platten verlängert wird.

(3) Niedriger Reibungskoeffizient: PTFE hat einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten, der die Oberflächenreibung und -verschleiß reduziert und die Leistung und Lebensdauer der Platte verbessert.

(4) Ausgezeichnete Antifouling-Leistung: PTFE-Beschichtung zeigt hervorragende Antifouling-Leistung, reduziert effektiv die Anhaftung von Schmutz und Staub und hält die Sauberkeit und Lichtabsorptionseffizienz des Panels. Es ist erwähnenswert, dass die Herstellung und Anwendung von PTFE aufgrund seiner schlechten Haftung auf andere Materialien besondere Handhabungs- und technische Anforderungen erfordert. Bei der Verwendung von PTFE in Photovoltaikmodulen sind daher geeignete Verarbeitungs- und Verklebungsmethoden erforderlich, um eine gute Haftung und Synergie mit anderen Bauteilen zu gewährleisten.

 

Entwicklungsperspektiven und Herausforderungen technischer Kunststoffe

Perspektiven

Leichtgewicht und Flexibilität

Technische Kunststoffe zeichnen sich durch geringes Gewicht und Flexibilität aus, was sie für Anwendungen in flexiblen Photovoltaiktechnologien und biegbaren Zellen geeignet macht. Dies erleichtert die Realisierung flexiblerer und leichterer Photovoltaikgeräte in verschiedenen Szenarien.

Reduzierung der Produktionskosten

Die Verwendung von technischen Kunststoffen für Photovoltaikmaterialien führt im Vergleich zu herkömmlichen Glasmaterialien häufig zu niedrigeren Herstellungskosten. Dies trägt dazu bei, die Produktionskosten von Photovoltaikmodulen zu senken und die kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaiktechnologie zu verbessern.

Schlag- und Witterungsbeständigkeit 

Technische Kunststoffe zeichnen sich durch gute Schlag- und Witterungsfestigkeit aus und bieten Schutz für Solarzellen und andere Komponenten unter rauen Umgebungsbedingungen. Dies erhöht die Haltbarkeit des Photovoltaikmoduls und ermöglicht einen langfristigen stabilen Betrieb im Freien.

 

Probleme und Herausforderungen

Ingenieurleistung

Photovoltaikmodule erfordern hervorragende optische Eigenschaften, einschließlich Transmission, Brechungsindex, Dispersion und anderen Faktoren. Bei der Entwicklung technischer Kunststoffe ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass sie eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit und Transparenz bieten, um die Effizienz von Photovoltaikmodulen aufrechtzuerhalten.

Thermische Stabilität

Photovoltaikmodule arbeiten in Hochtemperaturumgebungen und benötigen technische Kunststoffe mit guter thermischer Stabilität, um ein Erweichen oder Abbau des Kunststoffmaterials zu verhindern, was die Leistung und Lebensdauer der Platte beeinträchtigen kann.

Beständig gegen UV-Strahlung

Photovoltaikmodule müssen dem Einfluss von UV-Strahlung standhalten, um zu verhindern, dass Kunststoffmaterialien alteren und vergilben. Die Entwicklung technischer Kunststoffe mit guter Witterungs- und UV-Beständigkeit ist eine große Herausforderung.

Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein gewinnen im Bereich der Photovoltaik immer wichtiger. Die Entwicklung recycelbarer und wiederverwendbarer technischer Kunststoffe mit umweltfreundlichen Herstellungs- und Entsorgungsmethoden ist ein entscheidender Aspekt, um eine nachhaltige Entwicklung im Photovoltaiksektor voranzutreiben.

Derzeit ist die Anwendung technischer Kunststoffe im Bereich der Photovoltaik relativ neu und befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Trotz der Herausforderungen sind mit technologischem Fortschritt und Innovation die Anwendungsaussichten technischer Kunststoffe im Photovoltaikbereich immer noch vielversprechend und haben das Potenzial, mehr Vorteile und Innovationen in die Photovoltaiktechnologie zu bringen.