M ODULOK

Egy cella teljesítménye önmagában kicsi, ezért a cellákat először soros kapcsolással modulokká kapcsolják össze. A 10*10 cm-es kristályos cellák általában merőleges raszterben, egymástól 3-30 mm közökkel helyezkednek el a 30*30 cm és 250*380 cm közötti mérettartományban készülő modulokban. A gyártók többsége vállalja az egyedi méretű, raszterű és alakú modulok készítését, de emelt áron. A szabványmodulok 4-8 sorban elhelyezett 36-216 cellából állnak, méretük pl. 1,6*0,8 m. Teljesítményük 100-300 Wp. A vékonyréteg-technológia esetén a hordozóréteg mérete a meghatározó, melyre a szilíciumot leválasztják.

3.3.1. A modul felépítése

A mechanikai védelem és időjárás-állóság érdekében az összekapcsolt cellákat védőrétegek közé ágyazzák. Klasszikus esetben a cellák két oldalára transzparens polimer, ún. EVA (etil-vinil-acetát) kerül, mely felülről üvegréteg, alulról párazáró polimer (TEDLAR) borítást kap [39]. A szendvicsszerkezetet vákuumban, nagy nyomás alatt állítják össze. A modul általában alumíniumkerettel készül, mely védi a törékeny sarkokat. A modulok hátoldalán vezetik ki az elektromos kábeleket a kapcsolódobozba.

A felső üvegezésnek minél magasabb sugárzásáteresztő képességűnek kell lennie, ezért általában alacsony vastartalmú fehér üveget alkalmaznak – amely a beérkező sugárzás 92%-át átengedi – vagy néha akril műanyag borítást. Az új fejlesztésű antireflexiós üvegek áteresztőképessége 3%-kal magasabb, de használatuk még nem elterjedt, ugyanis könnyebben koszolódnak és tartósságukról sincsenek egyelőre megbízható adatok.

A cella védőrétege leggyakrabban EVA anyagú, de ezt mindenképpen egy UV-álló védőréteggel, pl. üveggel kell lefedni. Ha teflont alkalmaznak a laminálásra, az üvegréteg akár el is maradhat. A teflon önmagában is UV-álló, jó fényáteresztő, szennyeződés-taszító, nem fényvisszaverő. Csak 0,5 mm vastag és jó hővezetőképessége miatt a cellák kevésbé melegszenek fel. Elsősorban kisméretű modulokban, pl. PV-cserepekben alkalmazzák. Ha a napelemet üvegtetőbe integrálják, a cellákat a biztonsági

üvegezésekben használt poli(vinil-butiral) (PVB) védőréteggel vonják be. Negyedik lehetőség a gyantabevonat, ezzel akár 2,5*3,8 m-es nagyobb modulokat is elő lehet állítani, vagy alul-felül polikarbonát lemezzel (Makrolon) üvegmentes modulokat, amelyek ívesek is lehetnek. Az autók szélvédőjén már sikerrel alkalmazott poliuretán védőréteggel is folynak új fejlesztések [33].

A hátsó oldalon a Tedlar fedés üveggel vagy fémmel is kiváltható.

A vékonyréteges technológiánál a hordozóréteg a magas gyártási hőmérsékletek miatt nem lehet edzett üveg, ezért ha fej fölötti alkalmazásról van szó, még egy plusz biztonsági üveget is alkalmaznak. A hordozóréteg a kialakítástól függően a modul alsó vagy hátsó oldalán van. A lamináláshoz EVÁ-t vagy PVB-t használnak.

3.3.2. Különleges modulok

Néhány különleges modultípusról érdemes tudni:

A hőszigetelő üvegbe integrált modulokban a szokásos hőszigetelő üveg felépítése (üveg-levegő-üveg) annyiban módosul, hogy a külső réteg helyét a napelem-laminátum veszi át. A laminátumban a hátoldalt Tedlar helyett üveglappal zárják le, a réteg vastagsága így kissé megnő. Az elektromos huzalok, kábelek vezetése többnyire rejtett.

Futhatnak az üvegfal bordavázában, vagy külön kábelcsatornában, míg a csatlakozások a burkolat vagy az álmennyezet mögött alakíthatóak ki.

A homlokzaton és belső térben egyaránt érdekes építészeti megoldásokat kínálnak aszemitranszparens modulok. A kristályos cellák anyagukból kifolyólag sosem lehetnek teljesen átlátszóak, itt a fény bejutását a cellák közti távolság növelése vagy a cella perforálása teszi lehetővé. Az amorf szilíciumcellák ezzel szemben önmagukban is lehetnek fényáteresztők. Mivel a szemitranszparens modulok leggyakoribb alkalmazási területei a felülvilágítók és üvegtetők, az üvegezésnek meg kell felelnie a biztonságtechnikai előírásoknak (biztonsági üveg).

A hajlékony modulok leggyakrabban vékonyréteg-technológiával készülnek. Az amorf szilíciumot vékony, rozsdamentes acéllemezre hordják fel és TEFZEL (flexibilis műanyag) védőréteggel látják el. Előfordulnak kristályos cellából álló íves modulok is, itt a cellákat akril és Tedlar fogja közre [37].

3.5 ábra: Szemitranszparens modul és vékonyréteges íves modul Forrás: [40]

A hajtogatható modulokateredetileg katonai alkalmazások céljára fejlesztették ki [7].

A könnyű, összehajtogatott állapotban kis helyigényű modulok elférnek egy közönséges hátizsákban. Teljesítményük nagyon alacsony, de például egy mobiltelefon feltöltéséhez elegendő.

A hangszigetelő modulok alsó rétege a tömeg növelése érdekében kerámia. Ezeket a napelemeket például autópályák melletti hangvédő falakba építik be.

Speciális alkalmazás, amikor a transzparens napelembe LED izzókat integrálnak. Ezek nappal áteresztik a fényt, éjjel pedig a napelem által termelt áramot hasznosítva a LED izzók világítanak. Ilyen módon megoldható például egy buszmegálló éjszakai kivilágítása.

3.3.3. Építészeti lehetőségek

Az egyedi igények szerint megtervezett napelemek építészetileg is érdekes lehetőségeket kínálnak. A tervezési lehetőségek a következők [33]:

- a cellák anyaga: mono- vagy polikristályos, vékonyréteges (amorf Si, CdTe, CIS) - a cellák színe: kék, fekete, az antireflexiós rétegtől függően zöld, arany, barna - a cellák alakja: négyzetes, kör, lekerekített

- a cellák mérete: 10*10 cm; 12,5*12,5 cm; 15*15 cm; 21*21 cm

- a modul mérete: optimális esetben 0,5-2,5 m² közötti, amit egyszerűbb beépíteni és az elektromos csatlakozásokat kialakítani. A maximális méret 2,5*3,8 m

- a modul alakja: általánosságban téglalap alakú. Trapéz alakú modulokat is lehet gyártani, amelyek például a tető vonalát követik. A vágott cellákat nem lehet a négyzetes cellákhoz csatlakoztatni, ugyanis a soros kapcsolás miatt valamennyi cellának azonos teljesítményűnek kell lennie. Így a vágott cellák elektromos szempontból inaktívak, nem termelnek áramot. Ennél gazdaságosabb, bár kevésbé esztétikusmegoldás, ha a cellák lépcsőzetesen követik a ferde vonalat (3.6 ábra). A vékonyréteges moduloknál hasonló a helyzet: bár elméletileg bármilyen alakúak lehetnek, a gyakorlatban az elektromosan aktív rész mindig négyszögletes

- a cellák elrendezése: a cellák közötti és a modul szélétől mért távolság növelésével a fényáteresztő képesség nő és szemitranszparens hatás érhető el.

Ha a cellákba egymásra merőleges hornyokat vágnak, a cella anyagában is fényáteresztővé válik

- a modul hátsó lapja: a cellák közötti hézag, vagy az egész hátsó oldal színezésével vagy minta rányomtatásával érhető el érdekes hatás (3.7 ábra)

- az üveg típusa: ha a modul kialakításához PVB bevonatos biztonsági üveget alkalmaznak, a modul üvegtetőbe is integrálható. A napvédő üvegezésen a szelektív tükrözőbevonat a hosszúhullámú sugárzás nagy részét visszaveri, de a látható fénytartományban jó áteresztő tulajdonságú. Hangszigetelő üvegezéssel a hangelnyelő képesség növelhető. A modul hőszigetelő üvegezésbe is integrálható, a két üvegréteg között nemesgáz kitöltéssel fokozható a hőszigetelő képesség - az elektródák: az elektromos vezetők mintája és színe is módosítható viszonylag

kis többletköltséggel. A cella megjelenése akár teljesen homogén is lehet a cella színéhez igazított elektródákkal.