Trong khi mặt trời mãi mãi liên kết với năng lượng mặt trời, thì khung nhôm cũng vậy. Một số tấm pin năng lượng mặt trời đã không còn khung với các tế bào được kẹp giữa hai miếng kính và các thiết kế khác linh hoạt hơn sử dụng polyme để giữ cho các điện tử được bảo vệ. Nhưng đối với mọi tấm pin mặt trời khác có khung ngoài kia, rất có thể nó được làm bằng nhôm. Vì lý do môi trường và thực tế, hiện đang có động lực ngày càng tăng để khám phá các lựa chọn vật liệu làm khung khác.
Nhôm có thể trở thành sự lựa chọn vật liệu chính cho khung bảng điều khiển trở lại khi ngành công nghiệp bắt đầu bởi vì nó nhẹ và có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Gregg Patterson, Giám đốc điều hành của công ty khởi nghiệp khung thép Origami Solar cho biết: “Đó là sự đánh cược an toàn cách đây 40 năm, nhưng đó không phải là lựa chọn đúng đắn cho những gì sẽ tăng trưởng mạnh mẽ trong lĩnh vực năng lượng mặt trời trong 40 năm tới . Lập luận của công ty khi chuyển sang khung thép: nhôm rất đắt và có lượng khí thải carbon rất lớn.
Có một số sự kiện để chứng minh điều này. Theo đánh giá tháng 7 năm 2022 về thị trường kim loại toàn cầu, thép cán nguội trung bình ở mức 0,93 USD / lb trong khi nhôm đang giữ ở mức gần 2,45 USD / lb. Theo Risen Energy, công ty gần đây đã bổ sung tùy chọn khung thép cho dòng bảng điều khiển năng lượng mặt trời Titan phổ biến của mình, cần 13,5 MWh nhiệt điện để sản xuất một tấn nhôm (tương đương 11,2 tấn CO 2 ), trong khi chỉ mất 4,5 MWh để sản xuất một tấn thép (1,8 tấn CO 2 ). Và với gần như tất cả các khung nhôm đến từ Trung Quốc, một quốc gia phụ thuộc vào điện chạy bằng than, các khung bảng năng lượng mặt trời có nguồn gốc năng lượng bẩn.
Patterson cho biết: “Khung nhôm là thành phần đắt nhất của mô-đun sau pin mặt trời. “[Với thép] bạn sẽ rẻ hơn, sạch hơn, hiệu suất cao hơn và nó có thể có nguồn gốc trong nước. Nó đánh vào hầu hết mọi khía cạnh của những gì ngành công nghiệp đang tìm cách làm bây giờ. “
Thép có thể là vật liệu làm khung được lựa chọn cho ngành năng lượng mặt trời trong tương lai. Nó vốn chắc chắn hơn nhôm, vì vậy nó sẽ dễ dàng hỗ trợ kích thước và trọng lượng bổ sung của các mô-đun khổ lớn. Và với những tiến bộ mới về lớp phủ chống ăn mòn, thép có khả năng chống chọi tốt hơn với các yếu tố khí hậu ngày càng thay đổi liên quan đến biến đổi khí hậu.
Risen Energy cho đến nay là nhà sản xuất mô-đun duy nhất tiếp thị tùy chọn khung thép. Công ty Trung Quốc gia cố khung thép của mình bằng lớp mạ kẽm-nhôm-magiê chống ăn mòn để cải thiện sức mạnh, mỹ phẩm và tuổi thọ. Theo các bảng thông số kỹ thuật, điểm khác biệt duy nhất giữa bảng điều khiển năng lượng mặt trời Titan quy mô tiện ích 670-W với khung thép và một tấm có khung nhôm là mô hình khung thép nặng hơn 1,5 kg (3,3 lb).
Hơn bất cứ điều gì, Risen đã xem xét các lựa chọn thay thế khung do lượng khí thải carbon lớn của nhôm.
Luke Sun, chủ tịch của Risen Energy, cho biết trong một thông cáo báo chí: “Bất kể niềm tin của bạn là gì,“ ô nhiễm môi trường và khí thải carbon dioxide ảnh hưởng đến tất cả chúng ta. Chỉ đơn giản là không đủ tốt để chúng tôi tuyên bố rằng chúng tôi đang tạo ra tác động của việc giảm thiểu các yếu tố này bằng cách cung cấp và sử dụng các mô-đun PV năng lượng mặt trời, chúng tôi phải làm nhiều hơn nữa. Chuyển sang mô-đun được xây dựng độc đáo này là một bước đi đúng hướng. “
Công ty tình báo thị trường Boundless Impact Research & Analytics đã hoàn thành báo cáo tác động môi trường cho Origami Solar vào đầu năm nay và phát hiện ra rằng chỉ cần thay thế 10% khung nhôm thông thường của ngành năng lượng mặt trời bằng khung thép sẽ giúp giảm phát thải khí nhà kính khoảng 30 megaton từ năm 2022 và năm 2030. Con số này tương đương với lượng khí thải từ 8 nhà máy nhiệt điện than trong cả năm.
Origami Solar đã chế tạo hơn 4 km khung để thể hiện sự tương đồng của thép với nhôm và bắt đầu thử nghiệm của bên thứ ba. Các nhà cung cấp thép đã được bảo đảm; Origami hiện chỉ cần các công ty mô-đun đăng nhập. Patterson cho biết nhiều người quan tâm, đặc biệt là vì quy trình sản xuất của Origami có thể cung cấp khung thép sản xuất trong nước với chi phí cạnh tranh với nhôm nhập khẩu từ Trung Quốc.
“Mục tiêu của chúng tôi là thúc đẩy việc áp dụng các khung và làm việc với các công ty mô-đun và sau đó là các công ty theo dõi và giám sát để tìm ra cách chúng tôi có thể cải thiện chi phí lắp đặt để chúng tôi thúc đẩy năng lượng mặt trời đi đúng hướng để nó có thể mở rộng theo những gì thế giới cần. Chúng tôi phải bắt đầu thoát khỏi chuỗi cung ứng Trung Quốc đó, ”ông nói.
Còn nhựa thì sao?
LG Chem đang thử nghiệm LUPOY bằng nhựa kỹ thuật của mình để thay thế khung nhôm. Nhựa polycarbonate được trộn với sợi thủy tinh để tạo ra một vật liệu chống cháy và duy trì hình dạng của nó ngay cả khi thay đổi nhiệt độ. Vật liệu này đã được sử dụng trong các ứng dụng điện tử gia dụng và ô tô, nhưng LG Chem cho rằng nó sẽ hoạt động tốt như một khung bảng điều khiển năng lượng mặt trời . Chất dẻo có cùng độ bền với nhôm nhưng trọng lượng chỉ bằng một nửa.
Steven Kim, lãnh đạo bộ phận vật liệu kỹ thuật tại LG Chem, cho biết: “Khung bảng điều khiển năng lượng mặt trời làm bằng nhựa có nhiều ưu điểm khác biệt với các khung hiện có, chẳng hạn như dễ lắp đặt và do đó có tiềm năng thị trường lớn”.
