Com o desenvolvimento da tecnologia, a demanda por energia é cada vez maior, e a energia solar como uma fonte de energia limpa e renovável tem recebido cada vez mais atenção.
Como um dos principais dispositivos de geração de energia solar, a eficiência e o custo dos painéis fotovoltaicos têm sido fatores-chave que limitam sua ampla aplicação. Para resolver esses problemas, os cientistas estão constantemente explorando novos materiais e tecnologias. Entre eles, Os plásticos de engenharia têm excelentes propriedades abrangentes, como alta rigidez, baixa fluência, alta resistência mecânica, boa resistência ao calor e excelente isolamento elétrico, e tornaram-se um importante substituto de metais para materiais estruturais na fabricação de painéis fotovoltaicos.
De acordo com dados de instituições de pesquisa de mercado, o valor anual da produção do mercado global de módulos fotovoltaicos é estimado em cerca de 4 a 5 bilhões de dólares americanos, dos quais mais de 50%1 são usados em módulos plásticos.
O que são plásticos de engenharia
Os plásticos de engenharia são plásticos de alto desempenho conhecidos por suas excelentes propriedades mecânicas, resistência química, estabilidade térmica e resistência ao desgaste. Esses plásticos, como materiais de engenharia, são capazes de substituir metais na fabricação de componentes de máquinas e outras aplicações. Eles são amplamente utilizados em uma variedade de indústrias, incluindo eletrônicos, automotivos, construção, equipamentos de escritório, máquinas, aeroespaciais, etc.
O desenvolvimento de plásticos de engenharia não apenas apoia indústrias-chave nacionais e indústrias modernas de alta tecnologia, mas também impulsiona a transformação das indústrias tradicionais e o ajuste da estrutura do produto. Sua versatilidade os torna adequados para uma ampla gama de aplicações de engenharia complexas, oferecendo soluções inovadoras para diferentes indústrias e desempenhando um papel vital na manufatura moderna.
Aplicação de vários plásticos de engenharia em painéis fotovoltaicos
01 Policarbonato (PC)
O policarbonato é um plástico óptico conhecido por sua alta resistência, resistência ao impacto e transparência. É mais leve que o vidro, tem boa resistência às intempéries e é resistente à corrosão química. O policarbonato é comumente usado na fabricação de óculos de proteção, máscaras de segurança, abajures de automóveis, painéis de exibição, etc.
Aplicação de policarbonato em painéis fotovoltaicos
(1) Material da caixa: O policarbonato tem alta resistência, resistência ao impacto e transparência, sendo frequentemente utilizado como material de invólucro para painéis fotovoltaicos. É usado para proteger células solares e outros componentes críticos de danos ambientais externos, como choque, clima e radiação UV.
(2) Material negativo: Em painéis fotovoltaicos, o policarbonato também pode ser usado como material negativo. A placa traseira está localizada na parte de trás da célula solar e fornece suporte estrutural e proteção aos componentes da célula. A folha traseira de policarbonato tem boa resistência e resistência às intempéries, protegendo eficazmente as células solares e prolongando sua vida útil.
(3) Material de vedação: Os painéis fotovoltaicos precisam de excelentes propriedades de vedação para impedir que a umidade, a poeira e outros contaminantes entrem no interior do painel. O policarbonato pode ser usado como material de vedação para embalar e fixar células solares e outros componentes para garantir a operação estável a longo prazo dos painéis fotovoltaicos.
(4) Placa de guia de ondas de luz: O material de policarbonato possui alta transmitância de luz e é adequado para fazer placas de guia de ondas de luz. A placa de guia de ondas de luz é usada para guiar a luz da borda do painel fotovoltaico para a área da célula solar, o que aumenta a eficiência da utilização da luz.
Principais fornecedores
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.
Vantagens do policarbonato
(1) Resistência ao impacto: O policarbonato mostra uma excelente resistência ao impacto, impedindo eficazmente o painel de quebrar ou danificar.
(2) Alta transparência: o policarbonato tem excelente transparência e transmite eficientemente a luz solar para a camada da célula solar.
(3) Peso leve: Comparado com o material de vidro tradicional, o policarbonato é mais leve, o que ajuda a reduzir o peso dos painéis fotovoltaicos e é fácil de instalar e transportar.
(4) resistência às intempéries: o policarbonato tem boa resistência às intempéries, resiste à radiação ultravioleta, umidade, influência da mudança de temperatura, mantém a estabilidade e a durabilidade do painel.
Em resumo, o policarbonato é amplamente utilizado em painéis fotovoltaicos, fornecendo funções essenciais como proteção, suporte, vedação e transmissão de luz, o que ajuda a melhorar o desempenho e a confiabilidade dos painéis fotovoltaicos.
02 Polimetacrilato de metila (PMMA)
O polimetil metacrilato, também conhecido como ácido acrílico ou vidro acrílico, é um plástico óptico caracterizado por excelente transparência e qualidade óptica. Possui alta resistência à radiação ultravioleta (UV) e excelente resistência às intempéries.
Aplicação de polimetilmetacrilato em painéis fotovoltaicos
(1) Lente óptica: PMMA tem boa transparência e qualidade óptica e é comumente usado na fabricação de lentes ópticas para painéis fotovoltaicos. A lente óptica concentra a luz na superfície da célula solar, melhorando a eficiência de absorção de luz. As lentes PMMA têm alta transmitância e são capazes de converter a luz solar em eletricidade de forma mais eficiente.
(2) Placa de guia de ondas de luz: A placa de guia de ondas de luz guia a luz da borda do painel fotovoltaico para a área da célula solar, melhorando a eficiência da utilização da luz. PMMA tem alta transmissão de luz e pode ser usado para fabricar placas de guia de ondas de luz, otimizando a distribuição e transmissão de luz para melhorar a eficiência do painel.
(3) escudo e alojamento de proteção: PMMA também pode ser usado como tampa protetora e material de invólucro para painéis fotovoltaicos. Possui excelente transparência e resistência ao impacto, protegendo eficazmente as células solares e outros componentes críticos de danos ambientais externos, tais como impacto, clima e radiação UV.
Principais fornecedores
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.
Vantagens do metacrilato de polimetila
(1) Alta transparência: PMMA tem excelente transparência e transmite eficientemente a luz solar para a camada da célula solar, aumentando assim a eficiência de absorção de luz.
(2) Peso leve: PMMA tem baixa densidade, é um material que pode reduzir o peso total do painel fotovoltaico, fácil de instalar e transportar.
(3) Resistência às intempéries: PMMA mostra boa resistência às intempéries, resiste aos efeitos da radiação ultravioleta, umidade e mudança de temperatura, prolonga a vida útil do painel.
(4) Resistência ao impacto: PMMA tem boa resistência ao impacto, protegendo eficazmente as células solares e outros componentes-chave do impacto externo.
Em conclusão, o PMMA usado como material de alojamento para lentes ópticas, guias de ondas ópticas e painéis fotovoltaicos oferece excelente transparência, propriedades leves, resistência às intempéries e resistência ao impacto. Desempenha um papel crucial na melhoria da eficiência de absorção de luz, distribuição e transmissão de luz em painéis fotovoltaicos e na proteção de células solares.
03 Poliestireno (PS)
O poliestireno é um plástico óptico com alta transparência e índice de refração. Exibe boa uniformidade óptica e qualidade de superfície e é comumente usado na fabricação de lentes ópticas, substratos e guias de ondas ópticos.
Aplicação de poliestireno em painéis fotovoltaicos
(1) Camada dielétrica: A camada dielétrica nos painéis fotovoltaicos está localizada entre a célula solar e a placa traseira e serve para isolar a corrente entre a célula e outros componentes, evitando curto-circuitos e danos. O filme de poliestireno pode ser usado como material de camada dielétrica, fornecendo propriedades de isolamento que isolam efetivamente a corrente.
(2) Placa guia de ondas de luz: A placa de guia de ondas de luz no painel fotovoltaico guia a luz da borda do painel para a área da célula solar, melhorando a eficiência da utilização da luz. O poliestireno possui altas propriedades de transmissão de luz e pode ser usado como material para guias de ondas de luz, ajudando a otimizar a distribuição e transmissão da luz.
(3) Peças auxiliares: O poliestireno também pode ser usado em componentes auxiliares em painéis fotovoltaicos, como estruturas de suporte e conectores. Devido à sua baixa densidade e boas características de processamento, o poliestireno pode fornecer soluções leves de suporte e conexão.
Principais fornecedores
Dow (Dow Chemical), BASF, FINA, Chevron (Chevron Phillips Chemical Company), INEOS Styrring, TotalEnergies, Styron (Trinseo), Sinopec, JSP (Jiangsu New Plus Co., Ltd.).
Vantagens do poliestireno
(1) Baixo custo: o poliestireno é um plástico comum, o custo de fabricação é mais baixo, o que ajuda a reduzir o custo de produção dos painéis fotovoltaicos.
(2) Peso leve: a densidade do poliestireno é baixa e relativamente leve, o que é benéfico para reduzir o peso total do painel fotovoltaico para facilitar a instalação e o transporte.
(3) Propriedades de isolamento: O poliestireno mostra boas propriedades de isolamento, isola efetivamente a corrente e melhora a segurança e a confiabilidade dos painéis fotovoltaicos.
(4) Desempenho de transmissão de luz: O poliestireno tem alta transparência e transmissão de luz, o que ajuda a luz a ser transmitida mais eficazmente para a camada da célula solar, aumentando assim a eficiência de absorção de luz do painel fotovoltaico.
04 Polietileno (PE)
O polietileno é um material plástico comum conhecido por sua alta transparência e excelente resistência à corrosão química. É comumente usado na fabricação de filmes, materiais de embalagem, revestimentos ópticos, etc.
Aplicação de polietileno em painéis fotovoltaicos
(1) Material da película negativa: O polietileno pode ser usado como material de folha traseira para painéis fotovoltaicos. A placa traseira está localizada na parte de trás da célula solar e fornece suporte estrutural e proteção aos componentes da célula. A folha traseira de polietileno mostra boa resistência, resistência às intempéries e à corrosão química, protegendo eficazmente as células solares e prolongando sua vida útil.
(2) Material de vedação: Os painéis fotovoltaicos precisam de uma vedação eficaz para evitar a entrada de umidade, poeira e outros contaminantes no interior do painel. O polietileno pode ser usado como material de vedação para encapsular e fixar células solares e outros componentes, garantindo a operação estável a longo prazo dos painéis fotovoltaicos.
(3) Peças auxiliares: O polietileno também pode ser usado em componentes auxiliares em painéis fotovoltaicos, como estruturas de suporte e conectores. Devido à sua baixa densidade e boas características de processamento, o polietileno pode fornecer soluções leves de suporte e conexão.
Principais fornecedores
Toray Industrial Co., Ltd., LG Chem, Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Electric Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.
Vantagens do polietileno como material do painel fotovoltaico
(1) Baixo custo: O polietileno é um plástico comum com baixo custo de fabricação, o que ajuda a reduzir o custo de produção dos painéis fotovoltaicos.
(2) Peso leve: A densidade do polietileno é menor e o peso relativamente leve é benéfico para reduzir o peso total do painel fotovoltaico para facilitar a instalação e o transporte.
(3) Resistência às intempéries: O polietileno mostra boa resistência às intempéries, resiste aos efeitos da radiação ultravioleta, umidade e mudança de temperatura, prolonga a vida útil do painel.
(4) Resistência química: O polietileno tem boa resistência química, tem a capacidade de resistir a alguns produtos químicos e aumenta a durabilidade do painel fotovoltaico.
05 Politetrafluoroetileno (PTFE)
O PTFE é um plástico óptico conhecido por sua inércia e resistência a altas temperaturas. Exibe excelente resistência química, resistência térmica e baixo coeficiente de atrito e é comumente usado na fabricação de revestimentos ópticos, materiais de vedação e dispositivos ópticos em ambientes de alta temperatura.
Aplicação de PTFE em painéis fotovoltaicos
(1) Camada dielétrica: O politetrafluoroetileno pode ser usado como um dos materiais da camada dielétrica em painéis fotovoltaicos. Uma camada dielétrica está localizada entre a célula solar e a placa traseira, isolando a corrente entre a célula e outros componentes para evitar curto-circuitos e danos. PTFE tem excelentes propriedades de isolamento e resistência à corrosão química, isolando efetivamente a corrente.
(2) Material de vedação: Os painéis fotovoltaicos precisam de uma vedação eficaz para evitar a entrada de umidade, poeira e outros contaminantes no interior do painel. O PTFE possui excelente resistência à corrosão química, alta resistência à temperatura e baixo coeficiente de atrito, e pode ser usado como um excelente material de vedação para garantir a operação estável a longo prazo dos painéis fotovoltaicos.
(3) Material de revestimento: O PTFE pode ser usado como material de revestimento para painéis fotovoltaicos, fornecendo funções como resistência à incrustação, resistência a arranhões, resistência UV, resistência às intempéries, etc. Possui boa resistência química e baixa adesão à superfície, permitindo que o revestimento proteja a superfície do painel de contaminação e danos.
Principais fornecedores
DuPont, LG Chem, Toray Industrial Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Nippon Electric Chemical (NEC), Shanghai Plexiglass Factory Co., Ltd.
Vantagens do PTFE como material do painel fotovoltaico
(1) resistência a altas temperaturas: PTFE tem excelente resistência a altas temperaturas e mantém a estabilidade em ambientes de alta temperatura adequados para as condições de trabalho dos painéis fotovoltaicos.
(2) Resistência química: PTFE mostra resistência química excelente e resiste à corrosão de ácidos, álcalis e outros produtos químicos, prolongando assim a vida útil do painel.
(3) Baixo coeficiente de atrito: O PTFE tem um coeficiente de atrito extremamente baixo, reduzindo o atrito e o desgaste da superfície, melhorando o desempenho e a vida útil do painel.
(4) Excelente desempenho antiincrustante: O revestimento de PTFE mostra excelente desempenho antiincrustante, reduzindo efetivamente a adesão de sujeira e poeira, mantendo a limpeza do painel e a eficiência de absorção de luz. É importante notar que a fabricação e aplicação do PTFE requer manuseio especial e requisitos técnicos devido à sua baixa adesão a outros materiais. Portanto, quando o PTFE é utilizado em painéis fotovoltaicos, é necessário adotar métodos adequados de processamento e colagem para garantir uma boa adesão e sinergia com outros componentes.
Perspectivas e desafios de desenvolvimento de plásticos de engenharia
Perspectiva
Peso leve e flexibilidade
Os plásticos de engenharia apresentam características de leveza e flexibilidade, tornando-os adequados para aplicações em tecnologias fotovoltaicas flexíveis e células flexíveis. Isso é propício para alcançar dispositivos fotovoltaicos mais flexíveis e leves em vários cenários.
Reduzir os custos de produção
O uso de plásticos de engenharia para materiais fotovoltaicos geralmente gera custos de fabricação mais baixos em comparação com materiais de vidro tradicionais. Isso ajuda a reduzir o custo de produção de painéis fotovoltaicos e aumenta a competitividade comercial da tecnologia fotovoltaica.
Resistência ao impacto e às intempéries
Os plásticos de engenharia oferecem boa resistência ao impacto e às intempéries, fornecendo proteção para células solares e outros componentes em condições ambientais severas. Isso aumenta a durabilidade do painel fotovoltaico, permitindo-lhe operar de forma estável ao ar livre por um longo período de tempo.
Problemas e desafios
Desempenho de engenharia
Os painéis fotovoltaicos requerem excelentes propriedades ópticas, incluindo transmitância, índice de refração, dispersão e outros fatores. Ao desenvolver materiais plásticos de engenharia, é essencial garantir que eles forneçam transmitância de luz e transparência suficientes para manter a eficiência dos painéis fotovoltaicos.
Estabilidade térmica
Os painéis fotovoltaicos operam em ambientes de alta temperatura e requerem plásticos de engenharia com boa estabilidade térmica para evitar o amolecimento ou degradação do material plástico, o que pode afetar o desempenho e a vida útil do painel.
Resistência à radiação UV
Os painéis fotovoltaicos precisam suportar o impacto da radiação ultravioleta para evitar que os materiais plásticos envelheçam e amarelem. O desenvolvimento de plásticos de engenharia com boa resistência às intempéries e aos raios UV é um sério desafio.
Desenvolvimento sustentável
No setor fotovoltaico, a sustentabilidade e a consciência ambiental estão se tornando cada vez mais importantes. O desenvolvimento de plásticos de engenharia recicláveis e reutilizáveis, com métodos de fabricação e descarte ecologicamente corretos, é um aspecto crucial para promover o desenvolvimento sustentável no setor fotovoltaico.
Atualmente, a aplicação de plásticos de engenharia no campo fotovoltaico é relativamente nova e ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento. Apesar dos desafios, com o progresso tecnológico e a inovação, as perspectivas de aplicação dos plásticos de engenharia no campo fotovoltaico ainda são promissoras e têm o potencial de trazer mais vantagens e inovações para a tecnologia fotovoltaica.
