Con el desarrollo de la tecnología, la demanda de energía de las personas es cada vez mayor, y la energía solar como una fuente de energía limpia y renovable ha atraído cada vez más atención.
Como uno de los principales componentes de generación de energía solar, la eficiencia y el costo de los paneles fotovoltaicos siempre han sido factores clave que limitan su amplia aplicación. Para resolver estos problemas, los científicos están explorando constantemente nuevos materiales y tecnologías. Entre ellos, Los plásticos de ingeniería tienen excelentes propiedades integrales tales como alta rigidez, baja fluencia, alta resistencia mecánica, buena resistencia al calor y excelente aislamiento eléctrico, y se han convertido en un importante sustituto de los metales de materiales estructurales en la fabricación de paneles fotovoltaicos.
Según datos de instituciones de investigación de mercado, el valor de producción anual del mercado mundial de módulos fotovoltaicos se estima en alrededor de 4 a 5 mil millones de dólares estadounidenses, de los cuales más de 50% se utilizan para componentes de plástico.
¿Qué son los plásticos de ingeniería?
Los plásticos de ingeniería son plásticos de alto rendimiento conocidos por sus excelentes propiedades mecánicas, resistencia química, estabilidad térmica y resistencia al desgaste. Estos plásticos, como materiales de ingeniería, son capaces de reemplazar los metales en la fabricación de componentes de máquinas y otras aplicaciones. Se utilizan ampliamente en una amplia variedad de industrias, incluyendo electrónica, automotriz, construcción, equipos de oficina, maquinaria, aeroespacial, etc.
El desarrollo de plásticos de ingeniería no solo apoya las industrias clave nacionales y las industrias modernas de alta tecnología, sino que también impulsa la transformación de las industrias tradicionales y el ajuste de la estructura del producto. Su versatilidad los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones de ingeniería complejas, ofrecen soluciones innovadoras para diferentes industrias y desempeñan un papel crucial en la fabricación moderna.
Aplicación de diversos plásticos de ingeniería en paneles fotovoltaicos
01 policarbonato (PC)
El policarbonato es un plástico óptico conocido por su alta resistencia, resistencia al impacto y transparencia. Es más ligero que el vidrio, tiene buena resistencia a la intemperie y es resistente a la corrosión química. El policarbonato se utiliza comúnmente en la fabricación de gafas protectoras, máscaras de seguridad, pantallas de lámparas de automóviles, paneles de visualización y similares.
Aplicación de policarbonato en paneles fotovoltaicos
(1) Material de la carcasa: Debido a su alta resistencia, resistencia al impacto y transparencia, el policarbonato se utiliza a menudo como material de envoltura para paneles fotovoltaicos. Se utiliza para proteger las células solares y otros componentes críticos de daños ambientales externos, tales como impactos, clima y radiación ultravioleta.
(2) Material negativo: En los paneles fotovoltaicos, el policarbonato también puede usarse como material de lámina negativa. La lámina posterior se encuentra en la parte posterior de la célula solar y proporciona soporte estructural y protección para el módulo de la célula. La lámina posterior de policarbonato tiene buena resistencia y resistencia a la intemperie, protege eficazmente las células solares y prolonga su vida útil.
(3) Material de sellado: Los paneles fotovoltaicos requieren excelentes propiedades de sellado para evitar que la humedad, el polvo y otros contaminantes entren en el interior del panel. El policarbonato se puede utilizar como material de sellado para encapsular y fijar células solares y otros componentes para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de los paneles fotovoltaicos.
(4) Placa de guía de ondas de luz: El material de policarbonato tiene un alto rendimiento de transmisión de luz y es adecuado para hacer placas de guía de ondas de luz. La placa de guía de ondas de luz se utiliza para guiar la luz desde el borde del panel fotovoltaico hasta el área de la célula solar, mejorando la eficiencia de utilización de la luz.
Principales proveedores
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.
Ventajas del policarbonato
(1) Resistencia al impacto: El policarbonato muestra una excelente resistencia al impacto, evitando eficazmente que el panel se rompa o dañe.
(2) Alta transparencia: El policarbonato tiene una excelente transparencia y transmite la luz solar a la capa de células solares de manera eficiente.
(3) Peso ligero: en comparación con los materiales de vidrio tradicionales, el policarbonato es más ligero, lo que ayuda a reducir el peso de los paneles fotovoltaicos y facilita la instalación y el transporte.
(4) Resistencia a la intemperie: el policarbonato tiene una buena resistencia a la intemperie, resiste la radiación ultravioleta, la humedad, la influencia de los cambios de temperatura, y mantiene la estabilidad y la durabilidad del panel.
En resumen, el policarbonato se utiliza ampliamente en paneles fotovoltaicos, proporcionando funciones clave como protección, soporte, sellado y transmisión de luz, lo que contribuye a mejorar el rendimiento y la confiabilidad de los paneles fotovoltaicos.
02 Polimetacrilato de metilo (PMMA)
El polimetacrilato de metilo, también conocido como ácido acrílico o vidrio acrílico, es un plástico óptico que se caracteriza por una excelente transparencia y calidad óptica. Tiene una alta resistencia a la radiación ultravioleta (UV) y una excelente resistencia a la intemperie.
Aplicación de polimetilmetacrilato en paneles fotovoltaicos
(1) Lentes ópticas: El PMMA tiene buena transparencia y calidad óptica y se utiliza comúnmente en la fabricación de lentes ópticas para paneles fotovoltaicos. La lente óptica concentra la luz en la superficie de la célula solar, mejorando la eficiencia de absorción de la luz. Las lentes de PMMA tienen una alta transmitancia y son capaces de convertir la luz solar en energía eléctrica de manera más eficiente.
(2) Placa de guía de ondas de luz: La placa de guía de ondas de luz guía la luz desde el borde del panel fotovoltaico hasta el área de la célula solar, mejorando la eficiencia de utilización de la luz. El PMMA tiene altas propiedades de transmisión de luz y se puede utilizar para fabricar placas de guía de ondas ópticas, optimizando la distribución y transmisión de la luz para mejorar la eficiencia del panel.
(3) Cubiertas protectoras y carcasa: El PMMA también se puede utilizar como cubierta protectora y material de carcasa para paneles fotovoltaicos. Tiene una excelente transparencia y resistencia al impacto, protegiendo eficazmente las células solares y otros componentes clave del daño ambiental externo, como el impacto, el clima y la radiación ultravioleta.
Principales proveedores
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.
Ventajas del metacrilato de polimetilo
(1) Alta transparencia: PMMA tiene una excelente transparencia y transmite eficientemente la luz solar a la capa de la célula solar, mejorando así la eficiencia de absorción de la luz.
(2) Peso ligero: PMMA tiene baja densidad, es un material que puede reducir el peso total del panel fotovoltaico, fácil de instalar y transportar.
(3) Resistencia a la intemperie: PMMA muestra una buena resistencia a la intemperie, resiste los efectos de la radiación ultravioleta, la humedad y los cambios de temperatura, y prolonga la vida útil del panel.
(4) Resistencia al impacto: PMMA tiene una buena resistencia al impacto y protege eficazmente las células solares y otros componentes clave del impacto externo.
En resumen, el PMMA utilizado como material de carcasa para lentes ópticas, guías de ondas ópticas y paneles fotovoltaicos proporciona una excelente transparencia, características de peso ligero, resistencia a la intemperie y resistencia al impacto. Desempeña un papel crucial en la mejora de la eficiencia de absorción de la luz, la distribución y transmisión de la luz y la protección de las células solares en los paneles fotovoltaicos.
03 Poliestireno (PS)
El poliestireno es un plástico óptico de alta transparencia e índice de refracción. Exhibe buena uniformidad óptica y calidad superficial y se utiliza comúnmente en la fabricación de lentes ópticas, sustratos y guías de ondas ópticas.
Aplicación de poliestireno en paneles fotovoltaicos
(1) Capa dieléctrica: Una capa dieléctrica en un panel fotovoltaico se encuentra entre la célula solar y la lámina posterior y sirve para aislar la corriente entre la célula y otros componentes, evitando cortocircuitos y daños. Una película de poliestireno puede usarse como material de capa dieléctrica, proporcionando propiedades aislantes que aislan eficazmente la corriente eléctrica.
(2) Placa de guía de ondas de luz: La placa de guía de ondas de luz en el panel fotovoltaico dirige la luz desde el borde del panel hasta el área de la célula solar, mejorando la eficiencia de utilización de la luz. El poliestireno tiene altas propiedades de transmisión de luz y se puede utilizar como material para la placa de guía de ondas de luz, ayudando a optimizar la distribución y transmisión de la luz.
(3) Piezas auxiliares: El poliestireno también se puede utilizar en componentes auxiliares en paneles fotovoltaicos, tales como estructuras de soporte y conectores. Debido a su baja densidad y buenas propiedades de procesamiento, el poliestireno puede proporcionar soluciones de soporte y unión ligeras.
Principales proveedores
Dow (Dow Chemical), BASF, FINA, Chevron (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styrring, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu New Plath Co., Ltd.).
Ventajas del poliestireno
(1) Bajo costo: el poliestireno es un plástico común, el costo de fabricación es bajo, lo que ayuda a reducir el costo de producción de los paneles fotovoltaicos.
(2) Peso ligero: el poliestireno tiene una baja densidad y es relativamente ligero, lo que es beneficioso para reducir el peso total del panel fotovoltaico para facilitar la instalación y el transporte.
(3) Propiedades de aislamiento: el poliestireno muestra buenas propiedades de aislamiento, aisla eficazmente la corriente y mejora la seguridad y la confiabilidad de los paneles fotovoltaicos.
(4) Rendimiento de transmisión de luz: el poliestireno tiene una alta transparencia y rendimiento de transmisión de luz, lo que ayuda a la transmisión de luz a la capa de células solares de manera más eficiente, mejorando así la eficiencia de absorción de luz del panel fotovoltaico.
04 Polietileno (PE)
El polietileno es un material plástico común conocido por su alta transparencia y excelente resistencia a la corrosión química. Se utiliza comúnmente en la fabricación de películas, materiales de embalaje, recubrimientos ópticos, etc.
Aplicación de polietileno en paneles fotovoltaicos
(1) Material negativo: El polietileno se puede utilizar como material de lámina posterior para paneles fotovoltaicos. La lámina posterior se encuentra en la parte posterior de la célula solar y proporciona soporte estructural y protección para el módulo de la célula. La lámina posterior de polietileno muestra una buena resistencia, resistencia a la intemperie y a la corrosión química, protegiendo eficazmente las células solares y prolongando su vida útil.
(2) Material de sellado: Los paneles fotovoltaicos requieren un sellado eficaz para evitar que la humedad, el polvo y otros contaminantes entren en el interior del panel. El polietileno se puede utilizar como material de sellado para encapsular y fijar células solares y otros componentes, asegurando el funcionamiento estable a largo plazo de los paneles fotovoltaicos.
(3) Piezas auxiliares: El polietileno también se puede utilizar en componentes auxiliares en paneles fotovoltaicos, tales como estructuras de soporte y conectores. Debido a su baja densidad y buenas propiedades de procesamiento, el polietileno puede proporcionar soluciones de soporte y unión ligeras.
Principales proveedores
Toray Industrial Co., Ltd., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Denki Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.
Ventajas del polietileno como material para paneles fotovoltaicos
(1) Bajo costo: el polietileno es un plástico común, el costo de fabricación es bajo, lo que ayuda a reducir el costo de producción de los paneles fotovoltaicos.
(2) Peso ligero: el polietileno tiene una baja densidad y un peso relativamente ligero, lo que es beneficioso para reducir el peso total del panel fotovoltaico para facilitar la instalación y el transporte.
(3) Resistencia a la intemperie: El polietileno muestra una buena resistencia a la intemperie, resiste los efectos de la radiación ultravioleta, la humedad y los cambios de temperatura, y prolonga la vida útil del panel.
(4) Resistencia química: El polietileno tiene una buena resistencia química y tiene la capacidad de resistir algunas sustancias químicas, lo que mejora la durabilidad del panel fotovoltaico.
05 Politetrafluoroetileno (PTFE)
El PTFE es un plástico óptico conocido por su inercia y resistencia a altas temperaturas. Exhibe una excelente resistencia química, resistencia al calor y un bajo coeficiente de fricción, y se utiliza comúnmente en la fabricación de recubrimientos ópticos, materiales de sellado y dispositivos ópticos en ambientes de alta temperatura.
Aplicación de PTFE en paneles fotovoltaicos
(1) Capa dieléctrica: El politetrafluoroetileno puede usarse como uno de los materiales de la capa dieléctrica en los paneles fotovoltaicos. La capa dieléctrica está situada entre la célula solar y la lámina posterior, aislando la corriente entre la célula y otros componentes para evitar cortocircuitos y daños. El PTFE tiene excelentes propiedades de aislamiento y resistencia química, aislando eficazmente la corriente eléctrica.
(2) Material de sellado: Los paneles fotovoltaicos requieren un sellado eficaz para evitar que la humedad, el polvo y otros contaminantes entren en el interior del panel. El PTFE tiene una resistencia química sobresaliente, alta resistencia a la temperatura y bajo coeficiente de fricción, por lo que se puede utilizar como un excelente material de sellado para garantizar el funcionamiento estable a largo plazo de los paneles fotovoltaicos.
(3) Material de recubrimiento: El PTFE se puede utilizar como material de recubrimiento para paneles fotovoltaicos, proporcionando funciones como antiincrustaciones, resistencia a los arañazos, resistencia a los rayos UV y resistencia a la intemperie. Tiene una buena resistencia química y una baja adhesión superficial, lo que permite que el recubrimiento proteja la superficie del panel de la contaminación y el daño.
Principales proveedores
DuPont, LG Chem, Toray Industrial Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Denki Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.
Ventajas del PTFE como material del panel fotovoltaico
(1) Resistencia a altas temperaturas: PTFE tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y mantiene la estabilidad en el entorno de alta temperatura adecuado para las condiciones de trabajo de los paneles fotovoltaicos.
(2) Resistencia química: el PTFE muestra una resistencia química excepcional, resiste la corrosión por ácidos, álcalis y otros productos químicos, lo que prolonga la vida útil del panel.
(3) Bajo coeficiente de fricción: el PTFE tiene un coeficiente de fricción extremadamente bajo, reduce la fricción y el desgaste de la superficie y mejora el rendimiento y la vida útil del panel.
(4) Excelente rendimiento antiincrustante: el revestimiento de PTFE muestra un excelente rendimiento antiincrustante, reduce eficazmente la adhesión de la suciedad y el polvo, mantiene la limpieza del panel y la eficiencia de absorción de luz. Vale la pena señalar que la fabricación y aplicación de PTFE requiere un manejo especial y requisitos técnicos debido a su pobre adhesión a otros materiales. Por lo tanto, cuando se utiliza PTFE en paneles fotovoltaicos, es necesario emplear métodos de procesamiento y unión apropiados para garantizar una buena adhesión y sinergia con otros componentes.
Perspectivas de desarrollo y desafíos de los plásticos de ingeniería
Perspectivas
Peso ligero y flexible
Los plásticos de ingeniería muestran características de peso ligero y flexibilidad, lo que los hace adecuados para aplicaciones en tecnologías fotovoltaicas flexibles y células flexibles. Esto es propicio para lograr dispositivos fotovoltaicos más flexibles y ligeros en diversos escenarios.
Reducción de los costes de producción
El uso de plásticos de ingeniería para materiales fotovoltaicos generalmente genera costes de fabricación más bajos que los materiales de vidrio convencionales. Esto ayuda a reducir el costo de producción de paneles fotovoltaicos y mejora la competitividad comercial de la tecnología fotovoltaica.
Resistencia al impacto y la intemperie
Los plásticos de ingeniería tienen una buena resistencia al impacto y la intemperie, proporcionando protección para las células solares y otros componentes en condiciones ambientales duras. Esto mejora la durabilidad de los paneles fotovoltaicos, permitiéndoles un funcionamiento estable a largo plazo al aire libre.
Problemas y desafíos
Rendimiento de ingeniería
Los paneles fotovoltaicos requieren excelentes propiedades ópticas, incluyendo factores como la transmitancia, el índice de refracción y la dispersión. Al desarrollar materiales plásticos de ingeniería, es esencial asegurarse de que proporcionen suficiente transmisión de luz y transparencia para mantener la eficiencia de los paneles fotovoltaicos.
Estabilidad térmica
Los paneles fotovoltaicos funcionan en ambientes de alta temperatura y requieren plásticos de ingeniería con buena estabilidad térmica para evitar el ablandamiento o la degradación del material plástico, lo que puede afectar el rendimiento y la vida útil del panel.
Resistencia a la radiación ultravioleta
Los paneles fotovoltaicos deben soportar el impacto de la radiación ultravioleta para evitar que los materiales plásticos envejecen y se vuelvan amarillos. El desarrollo de plásticos de ingeniería con buena resistencia a la intemperie y a los rayos UV es un desafío serio.
Desarrollo sostenible
En el sector fotovoltaico, la sostenibilidad y la conciencia ambiental son cada vez más importantes. El desarrollo de plásticos de ingeniería reciclables y reutilizables con métodos de fabricación y eliminación respetuosos con el medio ambiente es un aspecto crucial para impulsar el desarrollo sostenible en el sector fotovoltaico.
En la actualidad, la aplicación de plásticos de ingeniería en el campo fotovoltaico es relativamente nueva y todavía se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo. A pesar de los desafíos, con el progreso tecnológico y la innovación, las perspectivas de aplicación de los plásticos de ingeniería en el campo fotovoltaico siguen siendo prometedoras y tienen el potencial de aportar más ventajas e innovaciones a la tecnología fotovoltaica.
