A própria célula solar de silício cristalino possui baixa resistência mecânica e é propensa a rupturas. A umidade e os gases corrosivos presentes no ar oxidam e corroem gradualmente o eletrodo, que não suporta as condições adversas de trabalho ao ar livre. Por esse motivo, as células solares são geralmente encapsuladas com vidro fotovoltaico através de EVA e um painel traseiro. O vidro fotovoltaico nos módulos fotovoltaicos protege a célula da erosão causada por água e gases, bloqueia o oxigênio para evitar a oxidação, oferece resistência a altas e baixas temperaturas, bom isolamento e resistência ao envelhecimento. O vidro fotovoltaico é um tipo de vidro de silicato com baixo teor de ferro, também conhecido como vidro texturizado ultrabranco.
O vidro fotovoltaico usado em células de silício cristalino é diferente do vidro float. A superfície superior do vidro fotovoltaico é aveludada, o que dificulta a reflexão especular da luz que incide diretamente sobre a superfície do módulo. A superfície inferior é texturizada, o que aumenta a aderência da película de EVA.
Os principais componentes do vidro fotovoltaico
As principais matérias-primas do vidro fotovoltaico incluem areia de quartzo, carbonato de sódio, calcário, dolomita, nitrato de sódio, sulfato de sódio, piroantimonato de sódio, hidróxido de alumínio, etc. A areia de quartzo desempenha principalmente o papel de agente formador de rede, sendo geralmente o componente majoritário do vidro. O carbonato de sódio é utilizado principalmente para fornecer óxido de sódio, reduzindo assim a temperatura de fusão do vidro. O calcário tem como principal função ajustar a viscosidade do vidro para um valor adequado, permitindo que o tempo de moldagem atenda aos requisitos necessários. O sulfato de sódio atua principalmente como clarificante, eliminando bolhas no vidro e conferindo-lhe transmitância.
Proporção de consumo de matéria-prima para vidro fotovoltaico
O vidro fotovoltaico é geralmente preparado pelo método de calandragem, e o processo de produção pode ser dividido em duas etapas: produção de chapas e processamento. A produção inicial inclui principalmente a mistura, fusão, calandragem, recozimento e corte. No processo de calandragem, a cerca de 1100 °C, o vidro fundido é laminado e resfriado em rolos de calandragem até atingir uma determinada espessura, largura e padrão, com uma taxa de preenchimento de 91,5%. Em seguida, após o recozimento, o vidro adquire uma curva de tensão relativamente estável, com certa resistência, não quebrando facilmente e facilitando o corte e o processamento. É importante ressaltar que há uma diferença entre a linha de produção de vidro fotovoltaico estampado e a de vidro float.
O processo de processamento profundo geralmente consiste no revestimento e têmpera do vidro original. O revestimento visa melhorar a transmitância do vidro fotovoltaico, enquanto a têmpera aumenta as propriedades mecânicas do vidro. A resistência à flexão do vidro temperado é de 3 a 5 vezes maior que a do vidro comum, e sua resistência ao impacto é de 5 a 10 vezes maior, melhorando não apenas a resistência, mas também a segurança.
Fluxograma do processo de fabricação de vidro fotovoltaico
O desempenho do vidro fotovoltaico 02 exige que ele possua boa transmitância luminosa. De modo geral, a transmitância luminosa de chapas de aço sem revestimento (faixa de comprimento de onda de 380 nm a 1100 nm) costuma ser superior a 91%, enquanto a transmitância luminosa do vidro revestido após processamento profundo pode atingir o nível de 93,5%. Além disso, o vidro fotovoltaico precisa atender a certos requisitos de resistência às intempéries e propriedades mecânicas. De acordo com a norma GB T 30984.1-2015 “Vidro para energia solar, parte 1: Vidro ultrabranco texturizado”, o desempenho mínimo do vidro fotovoltaico utilizado em módulos fotovoltaicos deve atender aos seguintes requisitos.
Indústria de vidro fotovoltaico na China
A indústria de vidro fotovoltaico apresenta barreiras de entrada mais elevadas, alta concentração de mercado, demandando longa experiência e processos de produção integrados, além de um investimento inicial considerável. Um forno de vidro fotovoltaico com capacidade de 900 toneladas/dia requer um investimento inicial de 9 milhões de yuans, enquanto um forno de 550 toneladas custa entre 300 e 400 milhões de yuans. Os fornos de grande porte apresentam custos de fabricação menores em comparação aos fornos convencionais (redução de até 20% no consumo de energia). Consequentemente, a indústria de vidro fotovoltaico sofre com o efeito de escala, concentrando a maior parte da tecnologia de produção de vidro fundido nas mãos de grandes empresas. Pequenas e médias empresas, por sua vez, carecem de recursos técnicos e econômicos para investir na construção de fornos com capacidade de 1000 toneladas.
Desde que a China ultrapassou o limiar tecnológico da produção de vidro fotovoltaico em 2006, a indústria fotovoltaica nacional desenvolveu-se rapidamente em menos de 10 anos. Após depender inteiramente de importações, a China tornou-se a maior produtora mundial de vidro fotovoltaico. Mais de 90% dos módulos de silício cristalino do mundo utilizam vidro fotovoltaico produzido na China. Comparado com empresas estrangeiras, o vidro fotovoltaico chinês apresenta vantagens óbvias em termos de qualidade e custo. Em dezembro de 2017, existiam 24 fábricas de vidro ultrabranco calandrado, 40 fornos e 135 linhas de produção na China, com uma capacidade de produção total de 21.290 toneladas/dia. Calculando com base no nível médio de rendimento da indústria de 78%, a produção nacional de peças brutas de vidro ultrabranco calandrado é de cerca de 14.773,20 toneladas/dia.
Expectativas de mercado
2018 será o primeiro ano de lançamento de componentes de dupla face, e a participação de mercado desses componentes aumentará rapidamente, o que impulsionará a demanda por vidro fotovoltaico. De acordo com os cálculos, a demanda por vidro fotovoltaico é apresentada na tabela a seguir. Considerando que alguns fornos de vidro fotovoltaico antigos precisarão de reparos a frio em 2018, a capacidade de produção real de vidro fotovoltaico será menor que a capacidade de produção nominal, e a oferta e a demanda de vidro fotovoltaico em 2018 estarão em um equilíbrio delicado.
De acordo com os resultados, desde o quarto trimestre de 2017, a oferta e a demanda de vidro fotovoltaico têm sido apertadas. No início de 2018, considerando que o setor fotovoltaico está em baixa temporada no primeiro trimestre, houve uma alta nos preços do vidro fotovoltaico, com a chapa de revestimento atingindo 31 yuans por metro quadrado ou mais e o vidro em torno de 21 yuans por metro quadrado. Essa recuperação dos preços deve melhorar significativamente a margem bruta das empresas de vidro fotovoltaico.
Data da publicação: 14 de abril de 2020