Wesentliche Bestandteile von Solarmodulen sind Fotovoltaik (PV)-Foliendie das Licht der Sonne in Strom umwandeln. Brechungsindex, Lichtdurchlässigkeit und Reflexionsgrad dieser Folien haben einen großen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad und den Lichtverlust von Photovoltaikmodulen. Die optischen Eigenschaften von drei häufig verwendeten PV-Folienmaterialien - Polyolefin-Elastomer (POE), Ethylen-Vinylacetat (EVA) und expandiertes Polyethylen (EPE) - werden in diesem Artikel gründlich analysiert. Wir untersuchen die Unterschiede in ihrer photovoltaischen Umwandlungseffizienz und ihrem Lichtverlust sowie ihren Einfluss auf die Leistung von PV-Modulen, indem wir ihre Brechungsindizes, Transmissionsgrade und Reflexionseigenschaften gegenüberstellen.

Index der Brechbarkeit

Die interne Reflexion und die Lichtausbreitung innerhalb der Solarzellenstruktur werden durch den Brechungsindex eines PV-Folienmaterials beeinflusst. Folien aus POE, EVA und EPE haben normalerweise unterschiedliche Brechungsindizes. Im Allgemeinen haben POE-Folien einen höheren Brechungsindex als EVA- und EPE-Folien. Ein höherer Brechungsindex kann zu einem verstärkten Lichteinfang im Inneren der Solarzelle führen, was die Wahrscheinlichkeit der Lichtabsorption und der Elektronenproduktion erhöht. EVA- und EPE-Folien hingegen haben einen niedrigeren Brechungsindex, was zu einer erhöhten Lichtreflexion am Folien-Luft-Kontakt und einem möglichen Lichtverlust führen kann.

Übertragung

Der Begriff "Transmissionsgrad" beschreibt die Fähigkeit einer Fotovoltaikfolie, Licht durchzulassen. Sie hat einen erheblichen Einfluss darauf, wie viel einfallendes Licht in die Solarzelle gelangt. EVA-Folien sind aufgrund ihrer hohen optischen Transparenz, die eine große Menge Licht durchlässt, für ihre Durchlässigkeit bekannt. Durch die Optimierung der Menge des Sonnenlichts, das die Solarzelle erreicht, trägt diese hohe Durchlässigkeit zu einem höheren photovoltaischen Umwandlungswirkungsgrad bei. Auch POE-Folien weisen eine gute Durchlässigkeit auf, allerdings mit etwas geringeren Werten als EVA-Folien. Da EPE-Folien geschlossene Zellen aufweisen, die den Lichtfluss einschränken, haben sie oft eine schlechtere Durchlässigkeit. Schwankungen in der Durchlässigkeit zwischen diesen Schichten können sich auf den Gesamtenergieertrag des PV-Moduls auswirken.

Leuchtdichte

Der Anteil des einfallenden Lichts, der von der Oberfläche einer Photovoltaikfolie zurückgeworfen wird, wird als Reflexionsgrad bezeichnet. Eine geringere Energieumwandlungseffizienz und Lichtverluste sind mögliche Folgen eines hohen Reflexionsgrads. Aufgrund ihres geringen Reflexionsvermögens sind EVA-Folien dafür bekannt, dass sie eine große Menge des einfallenden Lichts in die Solarzelle einlassen. Diese Eigenschaft verbessert die Gesamtleistung des PV-Moduls und verringert den Lichtverlust. Darüber hinaus haben POE-Folien einen relativ geringen Reflexionsgrad, was dazu beiträgt, die Nutzung des verfügbaren Lichts zu maximieren. EPE-Folien können aufgrund ihrer geschlossenzelligen Struktur und ihrer geringeren Lichtdurchlässigkeit höhere Reflexionswerte aufweisen als EVA- und POE-Folien. Infolgedessen kann es zu einem größeren Lichtverlust und einer weniger effektiven Energieumwandlung kommen.

Auswirkungen auf die Leistung von Photovoltaik-Modulen

Der photovoltaische Umwandlungswirkungsgrad und die Gesamtleistung von PV-Modulen werden direkt von den optischen Eigenschaften der PV-Folien, wie Brechungsindex, Lichtdurchlässigkeit und Reflexionsgrad, beeinflusst. Höhere Brechungsindizes können die Fähigkeit der Solarzelle verbessern, Licht einzufangen und zu absorbieren, was die Elektronenerzeugung und den Wirkungsgrad erhöht. Bei höheren Transmissionsgraden kann mehr einfallendes Licht die Solarzelle erreichen, was die Energieerzeugung steigert. Ein geringerer Reflexionsgrad erhöht die Gesamtleistung des Moduls und verringert den Lichtverlust. Folglich können die Leistung und die Energieerzeugung eines PV-Moduls durch die Auswahl des PV-Filmmaterials stark beeinflusst werden.

Brechungsindex, Lichtdurchlässigkeit und Reflexionsgrad von PV-Folien sind wichtige optische Eigenschaften, die den Betrieb und die Effizienz von Solarmodulen beeinflussen. POE- und EVA-Folien haben wünschenswerte optische Eigenschaften wie niedrige Reflexion, hohe Durchlässigkeit und mäßige Brechungsindizes; EPE-Folien hingegen haben aufgrund ihrer geschlossenzelligen Struktur in der Regel eine geringere Durchlässigkeit und möglicherweise eine höhere Reflexion. Hersteller und Forscher von Solarmodulen können fundierte Entscheidungen über die Materialauswahl, die Optimierung des photovoltaischen Umwandlungswirkungsgrads und die Minimierung des Lichtverlusts in PV-Modulen treffen, wenn sie die optischen Eigenschaften dieser Folien sorgfältig prüfen.