Det franska solenergiinstitutet INES har utvecklat nya solcellsmoduler med termoplaster och naturliga fibrer från Europa, såsom lin och basalt.Forskarna strävar efter att minska miljöavtrycket och vikten av solpaneler, samtidigt som de förbättrar återvinningen.
En panel av återvunnet glas på framsidan och en linnekomposit på baksidan
Bild: GD
Från pv tidningen Frankrike
Forskare vid Frankrikes nationella solenergiinstitut (INES) – en avdelning av den franska kommissionen för alternativ energi och atomenergi (CEA) – utvecklar solcellsmoduler med nya biobaserade material på fram- och baksidan.
"Eftersom koldioxidavtrycket och livscykelanalysen nu har blivit viktiga kriterier i valet av solcellspaneler, kommer materialförsörjningen att bli ett avgörande element i Europa under de närmaste åren", säger Anis Fouini, chef för CEA-INES , i en intervju med pv-tidningen Frankrike.
Aude Derrier, forskningsprojektets koordinator, sa att hennes kollegor har tittat på de olika materialen som redan finns, för att hitta ett som skulle kunna göra det möjligt för modultillverkare att producera paneler som förbättrar prestanda, hållbarhet och kostnad, samtidigt som miljöpåverkan minskar.Den första demonstratorn består av heterojunction (HTJ) solceller integrerade i ett helt kompositmaterial.
"Framsidan är gjord av en glasfiberfylld polymer, vilket ger transparens," sa Derrier."Baksidan är gjord av komposit baserad på termoplast där en vävning av två fibrer, lin och basalt, har integrerats, vilket ger mekanisk styrka, men också bättre motståndskraft mot fukt."
Linet kommer från norra Frankrike, där hela det industriella ekosystemet redan finns.Basalten kommer från andra håll i Europa och vävs av en industriell partner till INES.Detta minskade koldioxidavtrycket med 75 gram CO2 per watt, jämfört med en referensmodul med samma effekt.Vikten optimerades också och är mindre än 5 kilo per kvadratmeter.
"Denna modul är inriktad på PV och byggnadsintegrering på taket", säger Derrier.”Fördelen är att den är naturligt svart till färgen, utan att det behövs ett underblad.När det gäller återvinning, tack vare termoplaster, som kan smältas om, är separationen av skikten också tekniskt enklare.”
Modulen kan göras utan att anpassa nuvarande processer.Derrier sa att tanken är att överföra tekniken till tillverkare, utan ytterligare investeringar.
"Det enda nödvändiga är att ha frysar för att lagra materialet och inte starta harts-tvärbindningsprocessen, men de flesta tillverkare använder idag prepreg och är redan utrustade för detta", sa hon.
"Vi arbetade med glasets andra liv och utvecklade en modul som består av återanvänt 2,8 mm glas som kommer från en gammal modul," sa Derrier."Vi har även använt ett termoplastiskt inkapslingsmedel som inte kräver tvärbindning, vilket därför blir lätt att återvinna, och en termoplastisk komposit med linfiber för motståndskraft."
Modulens basaltfria baksida har en naturlig linnefärg, vilket skulle kunna vara estetiskt intressant för arkitekter när det gäller till exempel fasadintegration.Dessutom visade beräkningsverktyget INES en 10% minskning av koldioxidavtrycket.
"Det är nu absolut nödvändigt att ifrågasätta solcellsförsörjningskedjorna," sade Jouini.”Med hjälp av Rhône-Alpes-regionen inom ramen för den internationella utvecklingsplanen letade vi därför efter aktörer utanför solenergisektorn för att hitta nya termoplaster och nya fibrer.Vi tänkte också på den nuvarande lamineringsprocessen, som är mycket energikrävande.”
Mellan trycksättningen, pressningen och avkylningsfasen varar lamineringen vanligtvis mellan 30 och 35 minuter, med en driftstemperatur på cirka 150 C till 160 C.
"Men för moduler som i allt högre grad innehåller ekodesignade material är det nödvändigt att omvandla termoplaster vid cirka 200 C till 250 C, med vetskapen om att HTJ-tekniken är känslig för värme och inte får överstiga 200 C", säger Derrier.
Forskningsinstitutet samarbetar med den Frankrike-baserade induktionstermokompressionsspecialisten Roctool för att minska cykeltiderna och göra former enligt kundernas behov.Tillsammans har de utvecklat en modul med en baksida av termoplastkomposit av polypropentyp, till vilken återvunna kolfibrer har integrerats.Framsidan är gjord av termoplast och glasfiber.
"Roctools induktionstermokompressionsprocess gör det möjligt att snabbt värma de två främre och bakre plattorna utan att behöva nå 200 C i kärnan av HTJ-cellerna," sa Derrier.
Företaget hävdar att investeringen är lägre och processen kan uppnå en cykeltid på bara några minuter, samtidigt som den använder mindre energi.Tekniken riktar sig till komposittillverkare, för att ge dem möjlighet att tillverka delar av olika former och storlekar, samtidigt som de integrerar lättare och mer hållbara material.
Posttid: 24 juni 2022