Стеклянное покрытие солнечных батарей

Тот, кто построил загородный дом или капитальный дачный домик, непременно захочет обеспечить его бесперебойным автономным электроснабжением. При выборе солнечных батарей покупателя интересуют, прежде всего, мощность и эффективность гелиевых панелей. Но при этом мало кто интересуется такой немаловажной деталью оборудования, как прозрачное покрытие. А между тем стекло для солнечных панелей, его качество, прочность, прозрачность имеют огромное значение для эффективной работы.

Несколько слов о стеклянном покрытии

Понятно, что вкладывая деньги в столь дорогостоящее оборудование, которым являются солнечная домашняя электростанция, покупатель предполагает, что это – долгосрочные инвестиции, а, следовательно, это оборудование должно надежно функционировать не один десяток лет. Понимая это, ведущие мировые производители могут гарантировать бесперебойную работу своих изделий на срок до 25 лет. Для покупателя важно, чтобы этот производитель или его дилеры находились в пределах досягаемости потребителя. Тогда при выходе из строя какого-либо элемента его можно без проблем заменить по гарантии.

Пользуясь тем обстоятельством, что есть множество регионов, до которых крупные производители еще не добрались, этот рынок начали осваивать небольшие фирмы, реализующие свою продукцию по более низким ценам. Естественно, эта более низкая цена соответствует и качеству производимой продукции. Соответственно, срок гарантийного обслуживания уменьшается до двух лет. Срок службы изделия, его эффективность зависят от многих факторов. И во многом эта зависимость обусловлена качеством стеклянного покрытия.

Для снижения стоимости своей продукции маленькие фирмы используют чаще всего недорогое стекло. Это стекло может прослужить несколько лет, постепенно теряя свои первоначальные качества. Затем оно может помутнеть, а мутное стекло резко снижает эффективность солнечного модуля. Дешевые стекла по своей прочности, ударовыносливости в разы уступают дорогим покрытиям.

Реакция на ударное воздействие закаленного и обычного стекла

А если стекло не выдержит, например, ударов града, то это может создать очень серьезные проблемы. Даже через небольшую трещину вода может попасть во внутреннюю полость солнечного модуля и вызвать короткое замыкание. Кроме того, у дешевых стекол, как правило, отсутствует антибликовое покрытие, что также снижает эффективность изделия.

Поэтому при покупке гелиевых панелей обязательно следует проверять, какое именно стекло установлено на изделии. Это должно быть зафиксировано в спецификации на изделие. Если в спецификации отсутствует информация о качестве стекла, то самым разумным будет отказаться от покупки. Лучше всего в системах гелиевой энергетики зарекомендовало себя закаленное ударопрочное стекло с антибликовым покрытием. Конечно, такое стекло стоит намного дороже обычного листового стекла, но оно служит и гарантией того, что солнечная панель прослужит верой и правдой несколько десятилетий. В спецификации на изделие тип стекла, его характеристики должны быть указаны отдельным пунктом.

Осколки обычного и закаленного стекла

Листовое стекло различной толщины в качестве покрытия гелиевого модуля наиболее часто применяют малоизвестные фирмы для того, чтобы привлечь покупателей невысокой ценой изделий. Но, как уже было сказано, эффективность и качество таких изделий оставляют желать лучшего. Что касается продукции известных мировых производителей, то в некоторых их изделиях также применяется листовое стекло. Речь идет о солнечных батареях на базе аморфного кремния. При изготовлении панелей на базе аморфного кремния используется не кристаллический кремний, а соединение кремния с водородом – силан. Силан наносится тонким слоем на плоский стеклянный лист, как этого требует технология производства аморфных солнечных батарей. Но в качестве покрытия изделия обязательно используется ударопрочное закаленное стекло.

Закаленное стекло

Это стекло обладает свойствами, которые делают его незаменимым для применения в системах солнечного энергообеспечения. В процессе изготовления материал проходит стадию термической обработки (закалку). Во время этой технологической операции во внутреннем объеме стеклянной массы возникают механические напряжения, равномерно распределенные как по поверхности, так и в теле листа.

Именно благодаря этим физическим напряжениям с векторами сжатия и растяжения материал, полученный в результате такой термообработки, приобретает высокую механическую прочность, стойкость к мгновенным механическим воздействиям, а при разрушении образует мелкие осколки с затупленными концами и ребрами. Благодаря последней особенности закаленное стекло называют также безопасным стеклом.

Схема технологического процесса закалки стекла

Процесс изготовления закаленного стекла сам по себе очень сложный и требует больших затрат как по времени, так и энергетических. Главная технологическая операция – термохимическая обработка стекла. В процессе закалки стекло нагревается до температуры +650°С +700°С. При этом стеклянная масса становится мягкой. Сразу после нагрева материал попадает в камеру охлаждения, где он обдувается воздухом.

Это очень ответственная операция, так как при охлаждении необходимо постоянно контролировать поток воздушных струй, чтобы они равномерно распределялись по поверхности охлаждаемого листа. В этом режиме в поверхностных слоях стекла возникают мощные напряжения сжатия, а в самом теле материала возникают напряжения растяжения.

Распределение напряжений в закаленном стекле

В конечном итоге в материале образуется та самая система уравновешивающих напряжений, которая и придает стеклу высокую механическую и термическую устойчивость. Кроме этих основных видов внутренних напряжений в стекле могут возникать и другие напряжения. Эти побочные напряжения возникают от того, что отдельные части материала (например, керамика или металл) могут иметь различные коэффициенты теплового расширения и различные степени упругости. Эти напряжения для данного материала постоянны и не оказывают сколь-нибудь существенного влияния на качество конечного продукта.

Процесс изготовления закаленного стекла очень сложен и изобилует множеством нюансов, учесть которые невозможно без полностью автоматического контроля и управления. Только при таких условиях соблюдаются все основные технологические требования, и получается высококачественное закаленное стекло. После завершения процесса закалки любые операции по механической обработке стекла становятся невозможными. Поэтому процессу закалки подвергаются уже готовые листы, обрезанные заранее по нужным габаритам.

Прочность закаленного стекла

Готовое закаленное стекло выборочно проверяют на ударопрочность. Согласно методике проверки шестимиллиметровое закаленное стекло должно выдерживать удар металлического шарика весом в 250 граммов, который падает с высоты два метра. Но как показал ряд испытаний, качественно закаленное стекло выдерживает удар такого шарика, брошенного с высоты три метра. Восьмимиллиметровое закаленное стекло способно выдержать удар полукилограммовой гири, падающей с высоты два метра.

В заключение следует добавить, что на стекла, предназначенные для систем солнечной фотовольтаики, наносится анибликовое покрытие, которое не только повышает степень защиты от механических и химических воздействий, но и снижает пропускание лучей ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра, что предотвращает чрезмерный нагрев фотоэлементов.