Стекло-стекло или стекло-плёнка: как устроен солнечный модуль и что из этого следует
Модуль с двумя стёклами лучше защищён от влаги и микротрещин и может работать тыльной стороной, но он тяжелее на 3–5 кг, а его стёкла по 2 мм хуже переносят крупный град, чем одно закалённое стекло 3,2 мм. Для скатной крыши дома годятся оба варианта; для наземной станции и плоской кровли со светлым покрытием двойное стекло даёт прибавку выработки, но требует внимания к градостойкости. Чтобы выбирать осознанно и правильно крепить, нужно понимать, из чего модуль собран.
Слои модуля сверху вниз
Модуль — это ламинат: слои укладывают стопкой и спекают в вакуумном прессе, после чего получается единая пластина. К ней приклеивают рамку и коробку.
| Слой | Материал | Задача | Что с ним случается |
|---|---|---|---|
| Лицевое стекло | просветлённое стекло с низким содержанием железа: 3,2 мм закалённое или 2,0 мм термоупрочнённое | несёт снег и ветер, пропускает свет | скол кромки, разрушение от града и точечной нагрузки |
| Герметик | плёнка EVA или POE около 0,5 мм | склеивает слои, изолирует, гасит напряжения | пожелтение, расслоение, у EVA — выделение уксусной кислоты |
| Ячейки и шинки | кремниевые пластины толщиной 0,13–0,17 мм, соединённые лужёной медью | вырабатывают ток | микротрещины, обрыв шинок, коррозия контактов |
| Герметик | второй слой EVA или POE | то же | то же |
| Тыльный слой | многослойная полимерная плёнка около 0,3 мм или второе стекло 2,0 мм | изоляция, защита от влаги и ультрафиолета | плёнка — царапины, растрескивание, меление; стекло — трещины от перекоса |
| Рамка | анодированный алюминиевый профиль высотой 30–35 мм, посаженный на герметик | жёсткость, место крепления, заземление | деформация при неправильном креплении |
| Коробка | пластиковый корпус с байпасными диодами, кабели с разъёмами | вывод тока, защита ячеек при тени | отказ диода, нарушение герметичности |
Толщина ламината без рамки: у стекло-плёнки 3,2 + 0,5 + 0,15 + 0,5 + 0,3 ≈ 4,7 мм, у стекло-стекла 2,0 + 0,5 + 0,15 + 0,5 + 2,0 ≈ 5,2 мм. О диодах в коробке есть отдельный урок: как работают и как отказывают байпасные диоды.
Где лежат ячейки и при чём тут микротрещины
Когда пластина прогибается, одна её поверхность сжимается, другая растягивается, а между ними есть нейтральный слой, длина которого не меняется. Кремний хорошо держит сжатие и плохо — растяжение.
В модуле стекло-плёнка почти вся жёсткость сосредоточена в лицевом стекле, нейтральный слой проходит внутри него. Ячейки лежат ниже и при нагрузке на лицевую сторону — снег, колено монтажника — растягиваются. В симметричном модуле стекло-стекло ячейки находятся ровно посередине, в нейтральном слое, и при прогибе почти не деформируются. Поэтому в двойном стекле микротрещин от транспортировки, монтажа и снеговых циклов появляется меньше, а уже имеющиеся медленнее растут.
Влага, герметик и тыльный слой
Полимерная плёнка не герметична: водяной пар медленно проходит сквозь неё внутрь и так же выходит наружу. Стекло пар не пропускает совсем, влага может попасть в двойное стекло только через кромку. С одной стороны, это защита. С другой — всё, что образуется внутри, там и остаётся.
Отсюда выбор герметика. EVA дешевле и технологичнее, но под действием влаги и тепла постепенно выделяет уксусную кислоту, которая разъедает контакты ячеек. В стекло-плёнке кислота понемногу уходит через тыльный слой, в стекло-стекле ей выходить некуда. POE кислоту не выделяет, хуже пропускает влагу и лучше изолирует, что заодно снижает риск потенциальной деградации (PID). Поэтому в модулях с двумя стёклами и с ячейками n-типа, чувствительными к влаге, как правило, применяют POE или комбинированную трёхслойную плёнку. Какой герметик стоит в конкретной модели, написано в паспорте в строке о материалах.
| Свойство | EVA | POE |
|---|---|---|
| Продукты старения | уксусная кислота | кислоты нет |
| Пропускание водяного пара | выше | в разы ниже |
| Электрическое сопротивление | ниже | выше, лучше стойкость к PID |
| Цена и технологичность | дешевле, проще в ламинации | дороже, требовательнее к режиму |
Вес: считаем сами
Плотность стекла — около 2 500 кг/м³, то есть лист толщиной 1 мм весит 2,5 кг на квадратный метр. Модуль распространённого формата 1,722 × 1,134 м имеет площадь 1,95 м².
- Одно стекло 3,2 мм: 1,95 × 3,2 × 2,5 ≈ 15,6 кг.
- Два стекла по 2,0 мм: 1,95 × 4,0 × 2,5 ≈ 19,5 кг.
Разница по стеклу — 3,9 кг. Тыльная плёнка, которой у двойного стекла нет, весит несколько сотен граммов, так что в итоге модуль тяжелее примерно на 3,5 кг. У крупного формата 2,382 × 1,134 м (2,70 м²) стекло весит 21,6 против 27,0 кг, разница больше 5 кг. Полную массу с рамкой и коробкой берите из паспорта.
Для стропил это мелочь. Станция из 20 модулей становится тяжелее на 70 кг, или на 3,5 ÷ 1,95 ≈ 1,8 кг на квадратный метр. Снег при нагрузке 1 кПа — это около 100 кг на тот же квадратный метр, почти 200 кг на один модуль. Вес важен в других местах: при расчёте балласта на плоской кровле и для рук монтажника. Модуль в 24–25 кг двое поднимают на скат без труда, а крупный формат в 32–33 кг на крутой крыше — уже работа с подъёмником.
Град и прочность стекла
Стекло 3,2 мм закаливают полностью: на поверхности создаётся сильное сжатие, и удар должен сначала его преодолеть. Стекло 2 мм полностью закалить трудно, его делают термоупрочнённым — сжатие на поверхности в несколько раз слабее. Вдобавок тонкий лист сильнее прогибается под ударом.
Базовое сертификационное испытание — ледяной шар диаметром 25 мм на скорости 23 м/с — проходят оба типа. Разница проявляется на крупном граде: часть производителей испытывает модули шарами 35–55 мм и указывает это в паспорте отдельной строкой. Смотреть нужно именно на неё, а не только на толщину стекла. Подробный разбор с выводами для наших широт — в статье о граде и стекле 2 мм.
Вторая слабость тонкого стекла — чувствительность к перекосу и перетяжке. Трещины от клампа, затянутого «от души», или от подконструкции, выставленной не в плоскость, у двойного стекла встречаются чаще, чем у одного толстого.
Что это значит для монтажа
- Откройте инструкцию по монтажу именно этой модели. В ней есть чертёж зон крепления и допустимая нагрузка для каждой схемы. Крепление вне зоны снижает допустимую нагрузку или лишает гарантии.
- Разложите направляющие под зоны. Пример: модуль длиной 1 722 мм, инструкция разрешает прижимать длинную сторону на расстоянии 300–500 мм от угла. Берём середину зоны, 400 мм, и получаем расстояние между направляющими 1 722 − 2 × 400 = 922 мм. Как устроены сами прижимы, разобрано в уроке про мид- и энд-клампы.
- Подберите клампы под высоту рамки — 30 и 35 мм требуют разных концевых прижимов.
- Затягивайте динамометрическим ключом с моментом из инструкции. Для двойного стекла это обязательное условие, а не пожелание; принципы — в уроке о моментах затяжки.
- Выставьте направляющие в одну плоскость. Четыре точки опоры модуля не должны закручивать его «пропеллером».
- Не наступайте на модуль и не кладите на него инструмент. Переносите вдвоём, за рамку, не за коробку и не за кабели.
- У двусторонних модулей не закрывайте тыл: направляющие должны идти под рамкой, а не под ячейками.
- Не заделывайте дренажные отверстия рамки и не сверлите в ней новые.
Что выбрать
| Критерий | Стекло-плёнка | Стекло-стекло |
|---|---|---|
| Вес стекла на модуль 1,95 м² | 15,6 кг | 19,5 кг |
| Защита от влаги | зависит от качества тыльной плёнки | выше, влага идёт только через кромку |
| Микротрещины ячеек | вероятнее при прогибе | ячейки в нейтральном слое |
| Работа тыльной стороной | нет, кроме моделей с прозрачной плёнкой | да |
| Крупный град | стекло 3,2 мм держит лучше | смотреть класс градостойкости в паспорте |
| Чувствительность к перетяжке и перекосу | ниже | выше |
| Гарантия на мощность | чаще 25 лет | чаще 30 лет |
На скатной кровле, где модуль лежит в 10 см над покрытием, тыльная сторона почти ничего не получает, и двойное стекло выбирают ради долговечности, а не ради прибавки. На земле и на плоской кровле прибавка реальна, и её размер зависит от того, что лежит под модулями, — этому посвящён урок об альбедо. Модели обоих типов есть в разделах солнечных панелей и двусторонних панелей.
Типичные ошибки
- Крепить модуль там, где удобно разложились направляющие, а не там, где разрешает инструкция.
- Прижимать короткую сторону, не проверив, допускает ли это производитель и при какой нагрузке.
- Ждать от двустороннего модуля прибавки на тёмной скатной крыше.
- Считать балласт и нагрузку на кровлю по весу «обычной» панели, когда в проекте двойное стекло.
- Складывать модули плашмя стопкой на объекте: нижние получают нагрузку, на которую не рассчитаны. Правила — в уроке о разгрузке и хранении панелей.
- Царапать тыльную плёнку о кронштейны при монтаже: царапина до основы открывает путь влаге и снижает сопротивление изоляции.
Частые вопросы
Как на объекте отличить стекло-стекло от стекло-плёнки?
Посмотрите на тыльную сторону. Плёнка — матовая белая или чёрная, на ощупь пластик. Стекло блестит, между ячейками модуль просвечивает. Точный ответ — в паспорте, в строках о лицевом и тыльном слое.
Нужны ли особые клампы для двойного стекла?
Для модулей в рамке — нет, подходят обычные прижимы под высоту рамки. Специальные зажимы с резиновыми вкладышами нужны только безрамочным модулям, которые в бытовых станциях почти не встречаются.
Что надёжнее через 25 лет?
При аккуратном монтаже у двойного стекла меньше механизмов старения: нет плёнки, которая трескается, меньше влаги, меньше микротрещин. Но этот выигрыш легко потерять одним перетянутым клампом или градом, на который модуль не рассчитан.
Урок модуля «Как это работает». Следующий шаг — научиться читать цифры из паспорта: урок о даташите солнечной панели.