Antireflexbehandling av modulglas, bra eller onödigt?

[Arne]

Vissa solcellsmodulglas har på ytan ett antireflexskikt, som ibland kallas AR.
Det är inte enbart för att minska bländade reflexer från solcellsmodulfältet,
utan även för att solljus, som träffar solcellsmodulen,
inte skall reflekteras bort till ingen nytta och
till besvär för den bländade(grannen, flygplanspiloten etc.)
Man vill att allt ljus, som träffar modulglaset också går igenom
modulglaset och in till solcellerna, och gör ström.

En antireflektionsbehandling görs även på själva solarcellerna genom att kiselnitrid(Si3N4),
kiseldioxid(SiO2) eller titandioxid(TiO2) ångas på solcellerna, vilket ger en blåaktiga ton och minskar solcellernas ljusreflektion. Annars reflekterar den metalliska kiselsolcell ljus bra.

I en undersökning 18 april., 2012, "Reflexionsverhalten Yingli Solar PV-Modul" utförd på Yngli solcellsmoduler med antireflexbehandling och utan. De hade tydligen en fast infallsvinkel på 8 grader mot solcellsmodulglaset, och mätte reflekterat ljus i en halvsfär.
De kom fram till att utan AR så var den genomsnittliga spektrala reflexionen 4,0 till 4,6 %.
Med AR var den 2,5 %.
Som en jämförelse anger de att ett aluminiumtak har reflektionen 75 % och en vattenyta 5 %.

Det verkar alltså som om antireflexbehandling av modulglaset ökar solströmutbytet med ca 2 % (= 4,5 - 2,5). Istället för att man utan AR får 9800 kWh per år, så får man 10 000 kWh med antireflexbehandling.
Detta är min tolkning. Det verkar alltså inte ha så stor betydelse.
De använde i undersökningen en så liten infallsvinkel, som endast 8 %. Dvs nästan vinkelrät mot solcellsmodulglaset. Med lågt stående sol på himlavalvet och om man har uppvinkling på modulerna, säg, 30 grader, då är infallsvinklen istället mycket större, kanske 60 à 80 grader. Då kanske mycket mer solljus reflekteras bort än bara 2,5 %. Jag vet att reflektionen beror på infallsvinkeln, men vet inte riktigt hur.

[Arne]

Jag hittade litet intressant om antireflexionsbehandling av solcellsmodulglas.

Det står att transmissionen(genomsläppligheten) för glas utan antireflextionsskikt är maximalt 90 %.
Alltså, 10 % går förlorat.



Bilden ovan visar en solcellsmodul. EVA= etylvinylacetat, den transparenta inbäddningsmassan.
Alltså, enligt bilden, 4 % av det infallande ljuset förloras pga reflektion på modulglasytan,
och ytterligare 2 % absorberas av glaset.


Bilden ovan visar solljusinfallsvinkeln mot en solcellsmodul



Diagrammet ovan visar att infallsvinkeln har betydelse för hur
mycket av det infallande ljuset som går igenom modulglaset.
Infallsvinkel 0 grader är när ljusets riktning är vinkelrät mot glasets plan,
och representerar då solen står högt på himmeln, tänk midsommartid kring kl 12:00.
och 70 grader infallsvinkel motsvarar morgon och kväll, då solen står lågt på himlavalvet.

Det framgår av diagrammet att då solen har stor infallsvinkel(kväll och morgon),
så förloras ganska mycket ljus pga reflektion.

Antireflektionsskiktet på modulglaset gör nytta, som synes.
På kvällen, då solen står lågt, vid ca 60 grader infallsvinkel,
verkar det alltså som om ett antireflexionsskikt ökar modulglasets
genomsläpplighet med ca 10 %-enheter. Och bör därför också
öka solströmproduktionen lika mycket.
 

[callec]

AR används för att minimera risken för totalreflexion vilket börjar för luft/glas vid ca 42 grader.
Sedan är det riktigt att varje ytskikt återreflekterar ca 4%, men så dåligt är inte glas till detta ändamål att det absorberar 2%.

[Arne]

Callec, totalreflektion uppträder väl bara på andra hållet,
dvs då ljuset kommer från glas och går mot luft?
Ljuset går då i ett medium med högre brytningsindex
till ett medium med lägre brytningsindex.
Och då finns det en gränsvinkel för glas till luft på ca 43 grader,
och om vinkeln är större inträder totalreflektion.

I en solcellsmodul kommer ljuset precis tvärtom,
går från luft och går in i glas.
Jag tror inte att då totalreflektion uppträder.
Någon som är expert på optik, kan svara?

På institutet SPF, Institut für Solartechnik, i Rapperswil, Schwez, testas bl.a. solarglas.
De visar testresultat för en mängd solarglas.
Här nedan axplock:

Henan succeded photovoltaik, low iron glass 3,2 mm, utan AR:
Transmissionsfaktor:0,916
Vinkelviktningsfaktor:0,992
Fotodegradationsfaktor:1,00
Glasverkningsgrad: 0,909

Henan succeded photovoltaik, low iron glass 3,2 mm, AR på 2 sidor:
Transmissionsfaktor:0,961
Vinkelviktningsfaktor:1,001
Fotodegradationsfaktor:1,001
Glasverkningsgrad: 0,963

Hefei IRICO New Energy Co., Ltd tempered glas for PV 3,2 mm, AR på 1 sida:
Transmissionsfaktor:0,979
Vinkelviktningsfaktor:0,992
Fotodegradationsfaktor:0,997
Glasverkningsgrad: 0,968

Glasverkningsgrad = Transmissionsfaktor  x  Vinkelviktningsfaktor  x  Fotodegradationsfaktor

Här syns alltså skillnaden på glas och glas.
Det sista glaset här verkar vara det bästa glaset.
Det gäller: reflektion + transmission + absorption = 1,0
Men det har likväl 0,021, dvs 2,1 % som reflektion + absorption i glaset (= 1,0 - 0,979).
Då kan alltså absoptionen i glaset vara max 2,1 % om reflektionen skulle vara 0 %, men det är den inte.
Säg hälften av 2,1 % är absorption i glaset. Callec ovan har då rätt.





Här ovan en indelning av glas i olika klasser, enligt Institutet SPF.
Det som anges, som inget solarglas, är väl vanligt fönsterglas antar jag.
Det är alltså inte så bra att ha vanligt fönsterglas, som täckglas på en solcellsmodul,
pga att 11 % av infallande solljuset förloras.

Vanligt fönsterglas av typ floating kan tydligen innehålla upp till ca 0,3 vikts-% järn.

Tidigare trodde jag att allt var glasklart, men nu vet jag att det inte är så.

[Arne]

CONTENTS DELETED

The author has deleted this message.

[Rikkitikkitavi]

Tack Arne!
För att få lite perspektiv på procenten ,

1% bättre årsproduktion tack vare AR är ca 8-10 kWh/m2, och på panelens livslängd blir det minst 250 kWh.

En " vanlig" 250-300Wattare tjänar man säkert 12-15kWh/år, eller säkert 300 kr under dess livslängd. Och effekterna av AR är ju större än enstaka % , säkert 500 kr eller mer.

Panelen kostar typisk 2000 SEK.

(ej inkluderat räntor)

[Arne]

Det är faktiskt mer än 1 %, på årsbasis man tjänar på att ha antireflexbehandlat solcellsmodulglas.
Vid snett infallande ljus mot solcellsmodulen, vilket man har mest hela tiden, då speciellt är nämligen antireflexbehandlat solcellsmodulglas bra, pga att det minskar reflektionen, jämfört med obehandlat glas.
Säg ca 3 à 4 % kWh-vinst på årsbasis med antireflexbehandlat solcellsmodulglas.

Jag har letar efter järnhalten i solarglas för solcellsmoduler, men hittar inte riktigt bra uppgifter på det.
En kinesisk glastillverkare anger att deras solarglas innehåller mindre än 115 ppm järn, dvs mindre än 0,0115 %.  Man vet inte heller vad de menar med järnhalt. Är det halten Fe eller halten järnoxid Fe2O3.