สถาบันพลังงานแสงอาทิตย์ของฝรั่งเศส INES ได้พัฒนาโมดูล PV ใหม่ที่มีเทอร์โมพลาสติกและเส้นใยธรรมชาติจากแหล่งยุโรป เช่น ผ้าลินินและหินบะซอลต์นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าที่จะลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและน้ำหนักของแผงโซลาร์เซลล์ ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการรีไซเคิล
แผงกระจกรีไซเคิลที่ด้านหน้าและผ้าลินินผสมที่ด้านหลัง
ภาพ: จีดี
จากนิตยสาร pv ประเทศฝรั่งเศส
นักวิจัยจากสถาบันพลังงานแสงอาทิตย์แห่งชาติของฝรั่งเศส (INES) ซึ่งเป็นหน่วยงานหนึ่งของคณะกรรมาธิการพลังงานทางเลือกและพลังงานปรมาณูของฝรั่งเศส (CEA) กำลังพัฒนาแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีวัสดุชีวภาพแบบใหม่ที่ด้านหน้าและด้านหลัง
“เนื่องจากรอยเท้าคาร์บอนและการวิเคราะห์วงจรชีวิตกลายเป็นเกณฑ์สำคัญในการเลือกแผงเซลล์แสงอาทิตย์ การจัดหาวัสดุจะกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในยุโรปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า” Anis Fouini ผู้อำนวยการของ CEA-INES กล่าว ในการให้สัมภาษณ์กับนิตยสาร pv ประเทศฝรั่งเศส
Aude Derrier ผู้ประสานงานโครงการวิจัยกล่าวว่าเพื่อนร่วมงานของเธอได้พิจารณาวัสดุต่างๆ ที่มีอยู่แล้ว เพื่อค้นหาวัสดุที่อาจทำให้ผู้ผลิตโมดูลสามารถผลิตแผงที่ปรับปรุงประสิทธิภาพ ความทนทาน และต้นทุน ในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเครื่องสาธิตชุดแรกประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังก์ชั่น (HTJ) ที่รวมอยู่ในวัสดุคอมโพสิตทั้งหมด
“ด้านหน้าทำจากโพลีเมอร์ที่เติมไฟเบอร์กลาส ซึ่งให้ความโปร่งใส” Derrier กล่าว“ด้านหลังทำจากคอมโพสิตที่ใช้เทอร์โมพลาสติก ซึ่งมีการทอเส้นใยสองชนิด ได้แก่ ผ้าลินินและหินบะซอลต์เข้าด้วยกัน ซึ่งจะให้ความแข็งแรงเชิงกล แต่ยังทนทานต่อความชื้นได้ดีขึ้น”
ผ้าลินินมีที่มาจากทางตอนเหนือของฝรั่งเศส ซึ่งมีระบบนิเวศทางอุตสาหกรรมทั้งหมดอยู่แล้วหินบะซอลต์มีแหล่งที่มาจากที่อื่นๆ ในยุโรป และทอโดยพันธมิตรทางอุตสาหกรรมของ INESซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 75 กรัมต่อวัตต์ เมื่อเทียบกับโมดูลอ้างอิงที่มีกำลังเท่ากันน้ำหนักยังได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมและน้อยกว่า 5 กิโลกรัมต่อตารางเมตร
“โมดูลนี้มุ่งเป้าไปที่การบูรณาการ PV บนชั้นดาดฟ้าและอาคาร” Derrier กล่าว“ข้อดีคือเป็นสีดำตามธรรมชาติโดยไม่ต้องใช้แผ่นรองหลังในแง่ของการรีไซเคิล ต้องขอบคุณเทอร์โมพลาสติกที่สามารถหลอมซ้ำได้ การแยกชั้นก็ง่ายกว่าในทางเทคนิคเช่นกัน”
สามารถสร้างโมดูลได้โดยไม่ต้องปรับกระบวนการปัจจุบันDerrier กล่าวว่าแนวคิดคือการถ่ายทอดเทคโนโลยีให้กับผู้ผลิตโดยไม่ต้องลงทุนเพิ่มเติม
“ความจำเป็นเพียงอย่างเดียวคือการมีตู้แช่แข็งเพื่อเก็บวัสดุและไม่เริ่มกระบวนการเชื่อมโยงข้ามเรซิน แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้พรีเพกและมีการติดตั้งไว้แล้วสำหรับสิ่งนี้” เธอกล่าว
“เราใช้ชีวิตที่สองของกระจกและพัฒนาโมดูลที่ประกอบด้วยกระจก 2.8 มม. ที่นำกลับมาใช้ใหม่ซึ่งมาจากโมดูลเก่า” Derrier กล่าว“เรายังใช้สารห่อหุ้มเทอร์โมพลาสติกซึ่งไม่ต้องการการเชื่อมโยงข้าม ซึ่งจะง่ายต่อการรีไซเคิล และใช้เทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตที่มีเส้นใยแฟลกซ์เพื่อต้านทาน”
ด้านหลังของโมดูลที่ปราศจากหินบะซอลต์มีสีลินินธรรมชาติ ซึ่งอาจมีความน่าสนใจทางสุนทรีย์สำหรับสถาปนิกในแง่ของการรวมส่วนหน้าอาคาร เป็นต้นนอกจากนี้ เครื่องมือคำนวณของ INES ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 10%
“ตอนนี้จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตั้งคำถามเกี่ยวกับห่วงโซ่อุปทานของเซลล์แสงอาทิตย์” Jouini กล่าว“ด้วยความช่วยเหลือของภูมิภาค Rhône-Alpes ภายใต้กรอบแผนการพัฒนาระหว่างประเทศ เราจึงมองหาผู้เล่นนอกภาคพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อค้นหาเทอร์โมพลาสติกและเส้นใยใหม่เรายังคิดถึงกระบวนการเคลือบในปัจจุบันซึ่งใช้พลังงานมากอีกด้วย”
ระหว่างขั้นตอนการอัดความดัน การกด และการทำความเย็น การเคลือบมักจะใช้เวลาประมาณ 30 ถึง 35 นาที โดยมีอุณหภูมิในการทำงานประมาณ 150 C ถึง 160 C
“แต่สำหรับโมดูลที่รวมเอาวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จำเป็นต้องเปลี่ยนเทอร์โมพลาสติกที่อุณหภูมิประมาณ 200 C เป็น 250 C โดยรู้ว่าเทคโนโลยี HTJ มีความไวต่อความร้อนและต้องไม่เกิน 200 C” Derrier กล่าว
สถาบันวิจัยกำลังร่วมมือกับ Roctool ผู้เชี่ยวชาญด้านการบีบอัดด้วยความร้อนแบบเหนี่ยวนำในฝรั่งเศส เพื่อลดเวลารอบการผลิตและสร้างรูปทรงตามความต้องการของลูกค้าพวกเขาได้ร่วมกันพัฒนาโมดูลที่มีด้านหลังที่ทำจากเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตชนิดโพลีโพรพีลีน ซึ่งมีการบูรณาการเส้นใยคาร์บอนรีไซเคิลเข้าด้วยกันด้านหน้าทำจากเทอร์โมพลาสติกและไฟเบอร์กลาส
“กระบวนการบีบอัดด้วยความร้อนแบบเหนี่ยวนำของ Roctool ทำให้สามารถให้ความร้อนแก่แผ่นด้านหน้าและด้านหลังทั้งสองแผ่นได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องไปถึงอุณหภูมิที่ 200 C ที่แกนกลางของเซลล์ HTJ” Derrier กล่าว
บริษัทอ้างว่าการลงทุนนั้นต่ำกว่าและกระบวนการนี้สามารถบรรลุรอบเวลาเพียงไม่กี่นาทีในขณะที่ใช้พลังงานน้อยลงเทคโนโลยีนี้มุ่งเป้าไปที่ผู้ผลิตคอมโพสิต เพื่อให้มีความเป็นไปได้ในการผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ ขณะเดียวกันก็ผสมผสานวัสดุที่เบาและทนทานมากขึ้น
เวลาโพสต์: 24 มิ.ย.-2022