PV Basics: Solar Cell Tabber Stringer Machine
สารบัญ
PV Basics: Solar Cell Tabber Stringer Machine
ในกระบวนการผลิตโมดูลโฟโตโวลตาอิก เครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักสำหรับสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์ หน้าที่หลักคือการบัดกรีเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์เข้ากับริบบอนเชื่อมต่อและเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อสร้างชุดเซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าตามที่ออกแบบ
กระบวนการเชื่อมต่อที่เสถียรส่งผลโดยตรงต่อกำลังของโมดูล คุณภาพ外观 ประสิทธิภาพ EL และความน่าเชื่อถือในระยะยาว สำหรับโรงงานผลิตโมดูล PV สมัยใหม่ โดยเฉพาะที่ผลิต MBB, half-cell, PERC, TOPCon, HJT หรือโมดูลขั้นสูงอื่นๆ ความแม่นยำและความสม่ำเสมอของเครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงมีความสำคัญมาก
การจำแนกประเภทของเครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ตามระดับระบบอัตโนมัติและกระบวนการบัดกรี เครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท
เครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงแบบแมนนวล
เครื่องเชื่อมต่อและเรียงแผงแบบแมนนวลต้องการให้ผู้ปฏิบัติงานวางเซลล์แสงอาทิตย์และริบบอนด้วยมือ กระบวนการบัดกรีก็ทำด้วยมือหรือใช้เครื่องมือช่วยง่ายๆ
คุณสมบัติหลัก:
ต้นทุนอุปกรณ์ต่ำ
เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนน้อย สายการผลิตนำร่อง การทดสอบในห้องปฏิบัติการ หรือการฝึกอบรม
ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ
ความแม่นยำในการวางตำแหน่งต่ำ
ความเสี่ยงสูงต่อการแตกของเซลล์และความไม่สม่ำเสมอของการบัดกรี
การร้อยสายแบบแมนนวลไม่ค่อยถูกใช้ในโรงงานผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในปัจจุบัน แต่ยังคงพบเห็นได้ในสภาพแวดล้อมการวิจัยและพัฒนาหรือการผลิตขนาดเล็กมาก
เครื่องร้อยสายและบัดกรีแบบกึ่งอัตโนมัติ
เครื่องร้อยสายและบัดกรีแบบกึ่งอัตโนมัติจะทำให้กระบวนการป้อนเซลล์หรือการบัดกรีริบบอนเป็นอัตโนมัติบางส่วน ในขณะที่บางขั้นตอนยังคงต้องใช้ความช่วยเหลือจากผู้ปฏิบัติงาน เช่น การจัดการสาย การเชื่อมต่อ หรือการโหลดและขนถ่าย
คุณสมบัติหลัก:
ประสิทธิภาพการผลิตระดับกลาง
เหมาะสำหรับสายการผลิตขนาดเล็กและขนาดกลาง
การลงทุนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์อัตโนมัติเต็มรูปแบบ
การพึ่งพาทักษะของผู้ปฏิบัติงานสูง
คุณภาพการบัดกรีมีความแปรปรวนมากกว่าเครื่องจักรอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
อุปกรณ์กึ่งอัตโนมัติสามารถเป็นโซลูชันเฉพาะกาลสำหรับผู้ผลิตที่กำลังอัปเกรดจากการผลิตแบบแมนนวลไปสู่การผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอัตโนมัติ
เครื่องร้อยสายและบัดกรีแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
เครื่องร้อยสายและบัดกรีแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบจะดำเนินการทั้งกระบวนการโดยอัตโนมัติ รวมถึงการโหลดเซลล์ การจัดตำแหน่งเซลล์ การป้อนริบบอน การบัดกรี การถ่ายโอนสาย และการเชื่อมต่อกับกระบวนการผลิตถัดไป
คุณสมบัติหลัก:
ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งสูง โดยทั่วไปประมาณ ±0.1 มม. ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าเครื่องจักร
กำลังการผลิตสูง มักถึงประมาณ 6,800 ถึง 8,000 เซลล์ต่อชั่วโมงสำหรับเครื่องจักรความเร็วสูงกระแสหลัก
คุณภาพการบัดกรีที่เสถียร
เหมาะสำหรับสายการผลิตต่อเนื่อง
ความเข้ากันได้ดีขึ้นกับเทคโนโลยีแผงเซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่ เช่น MBB, half-cell และรูปแบบเซลล์ประสิทธิภาพสูง
สำหรับผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์กระแสหลัก เครื่องร้อยสายและบัดกรีแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบได้กลายเป็นตัวเลือกมาตรฐาน เนื่องจากรองรับกำลังการผลิตที่สูงขึ้น การควบคุมกระบวนการที่ดีขึ้น และการพึ่งพาแรงงานที่น้อยลง
หลักการทำงานและกระบวนการหลัก
หลักการทำงานของเครื่องร้อยสายและบัดกรีขึ้นอยู่กับการจัดตำแหน่งเซลล์ที่แม่นยำ การป้อนริบบอนที่เสถียร อุณหภูมิการบัดกรีที่ควบคุมได้ และการสร้างสายอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าเครื่องจักรยี่ห้อต่างๆ อาจใช้รูปแบบเชิงกลที่แตกต่างกัน แต่กระบวนการพื้นฐานก็คล้ายคลึงกัน
การโหลดและถ่ายโอนเซลล์
เซลล์แสงอาทิตย์จะถูกแยกออกจากคาสเซ็ตเซลล์ก่อน ในเครื่องจักรหลายเครื่อง จะใช้มีดลมเพื่อแยกเซลล์อย่างนุ่มนวลและลดการยึดติดระหว่างเวเฟอร์บาง จากนั้นหัวดูด สายพาน หรือระบบจัดการด้วยหุ่นยนต์จะหยิบเซลล์และส่งไปยังสถานีบัดกรีตามลำดับ
ขั้นตอนนี้ต้องราบรื่นและมีความเครียดต่ำ เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่มีความบางลง และอาจเกิดรอยแตกขนาดเล็กได้หากควบคุมแรงในการจัดการไม่ดี
ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพ
ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพโดยปกติจะใช้กล้อง CCD หรือ CMOS ระดับอุตสาหกรรมเพื่อจับจุด Mark หรือคุณลักษณะอ้างอิงบนเซลล์แสงอาทิตย์ หลังจากประมวลผลภาพ ระบบจะคำนวณตำแหน่งและค่าเบี่ยงเบนมุมของเซลล์
จากนั้นระบบควบคุมการเคลื่อนที่จะนำแขนกลหรือแท่นกำหนดตำแหน่งเพื่อปรับเซลล์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องก่อนการบัดกรี ซึ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการเยื้องศูนย์ของริบบอน การจัดตำแหน่งที่ไม่ดี และข้อบกพร่องในการบัดกรีที่ซ่อนอยู่
กระบวนการบัดกรีริบบอน
กระบวนการบัดกรีริบบอนโดยทั่วไปรวมถึงการอุ่นและการบัดกรี
การอุ่น:
ฟิกซ์เจอร์บัดกรีหรือพื้นที่บัดกรีจะถูกอุ่นผ่านโซนให้ความร้อน เช่น แผ่นร้อนหรือกล่องหลอดให้ความร้อน ในหลายกระบวนการ อุณหภูมิจะถูกเพิ่มสูงกว่า 110°C ก่อนขั้นตอนการบัดกรีหลัก การอุ่นช่วยลดความร้อนช็อตและปรับปรุงการเปียกของบัดกรี
การบัดกรี:
เครื่องจักรวางริบบอนที่ผ่านการเคลือบฟลักซ์ลงบนบัสบาร์หรือเส้นกริดของเซลล์แสงอาทิตย์ ภายใต้แรงดันและอุณหภูมิความร้อนที่ควบคุมได้ ชั้นบัดกรีบนริบบอนจะละลายและสร้างพันธะที่แน่นหนากับอิเล็กโทรดเงินของเซลล์แสงอาทิตย์
การบัดกรีที่ดีควรให้การยึดติดที่แข็งแรง ความต้านทานอนุกรมต่ำ การจัดแนวริบบอนที่เรียบเนียน และความเครียดทางความร้อนหรือทางกลต่อเซลล์น้อยที่สุด
การสร้างสตริงเซลล์
หลังจากบัดกรี เซลล์จะถูกเชื่อมต่อทีละเซลล์เพื่อสร้างสตริงเซลล์ที่มีความยาวที่กำหนดไว้ เช่น 10 เซลล์ต่อสตริง 12 เซลล์ต่อสตริง หรือการกำหนดค่าอื่นๆ ตามการออกแบบโมดูล
สตริงเซลล์ที่เสร็จแล้วจะถูกถ่ายโอนไปยังกระบวนการถัดไป เช่น การวางซ้อน การเชื่อมต่อบัสบาร์ การตรวจสอบ หรือการเตรียมการเคลือบ
เทคโนโลยีสำคัญในเครื่อง Tabber Stringer
การกำหนดตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง
การวางตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงขึ้นอยู่กับทั้งระบบวิทัศน์และอัลกอริทึมควบคุมการเคลื่อนที่ กล้อง CCD หรือ CMOS จะจับตำแหน่งของเซลล์ ในขณะที่อัลกอริทึมควบคุมเช่น PID ช่วยให้เครื่องจักรแก้ไขการเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
สำหรับการผลิตที่มีคุณภาพสูง ค่าความคลาดเคลื่อนในการจัดตำแหน่งระหว่างเซลล์และริบบอนควรถูกควบคุมให้อยู่ภายใน 0.2 มม. โดยทั่วไป หากค่าเบี่ยงเบนมากเกินไป ปัญหาที่พบบ่อยอาจรวมถึงการบัดกรีที่เยื้องศูนย์ ลักษณะ外观ไม่ดี ความต้านทานอนุกรมเพิ่มขึ้น หรือแม้กระทั่งความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือที่ซ่อนอยู่
การควบคุมอุณหภูมิการเชื่อม
การควบคุมอุณหภูมิเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเชื่อมต่อสาย อุณหภูมิการบัดกรีต้องคงที่และโดยทั่วไปต้องควบคุมให้อยู่ในช่วงแคบ เช่น ±5°C ขึ้นอยู่กับสูตรกระบวนการ
วิธีการให้ความร้อนทั่วไปได้แก่:
การให้ความร้อนด้วยอินฟราเรด: อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเร็ว เหมาะสำหรับริบบอนบาง โดยเฉพาะริบบอนที่มีความหนา 0.15 มม. หรือต่ำกว่า
การให้ความร้อนด้วยแผ่นความร้อน: ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิดีกว่า เหมาะสำหรับการบัดกรีที่มีความน่าเชื่อถือสูงและการผลิตจำนวนมากที่เสถียร
หากอุณหภูมิต่ำเกินไป โลหะบัดกรีอาจละลายไม่สมบูรณ์ ทำให้เกิดรอยต่อบัดกรีที่อ่อนแอหรือการบัดกรีเย็น หากอุณหภูมิสูงเกินไป อาจทำให้เซลล์เสียหาย เพิ่มความเครียดจากความร้อน หรือส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของโมดูลในระยะยาว
การบัดกรีที่เสียหายน้อย
เซลล์แสงอาทิตย์สมัยใหม่บางและเปราะบางกว่าเซลล์รุ่นเก่า สำหรับเซลล์บางที่มีความหนาต่ำกว่า 130 μm ต้องควบคุมแรงกดเชิงกลและความเครียดจากความร้อนอย่างระมัดระวัง
เครื่องจักรหลายเครื่องใช้ระบบบัดกรีแบบสัมผัสนุ่ม เช่น หัวกดแบบสปริง โดยทั่วไปแรงกดจะถูกควบคุมในช่วงประมาณ 5 ถึง 15 N ขึ้นอยู่กับประเภทเซลล์ ประเภทริบบอน และวิธีการบัดกรี
เป้าหมายคือเพื่อให้ได้การสัมผัสที่เพียงพอสำหรับการบัดกรีที่เชื่อถือได้ ในขณะที่หลีกเลี่ยงรอยแตก รอยร้าวที่ซ่อนอยู่ การบิ่นที่ขอบ หรือการโค้งงอของเซลล์ที่มากเกินไป
การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติในการผลิตโมดูล PV
เครื่อง tabber stringer ใช้ในขั้นตอนการเชื่อมต่อไฟฟ้าส่วนหน้าของการผลิตโมดูล PV ประสิทธิภาพของมันส่งผลต่อกระบวนการ downstream หลายขั้นตอนและคุณภาพโมดูลสุดท้าย
การประยุกต์ใช้ทั่วไปได้แก่:
การผลิตโมดูลซิลิคอนผลึกมาตรฐาน
การผลิตโมดูลครึ่งเซลล์
การผลิตโมดูล MBB และ SMBB
PERC, TOPCon, HJT และสายการผลิตโมดูลเซลล์ประสิทธิภาพสูงอื่นๆ
สายการผลิตนำร่องสำหรับโครงสร้างโมดูลใหม่
การอัปเกรดระบบอัตโนมัติในโรงงานจากการผลิตกึ่งอัตโนมัติเป็นระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
ในสายการผลิตโมดูล PV ที่สมบูรณ์ เครื่องเชื่อมต่อ (tabber stringer) ต้องทำงานร่วมกับระบบตัดเซลล์ การวางแผง การเชื่อมต่อบัสบาร์ การทดสอบ EL การเคลือบ การประกอบกรอบ การติดตั้งกล่องรวมสาย การทดสอบ IV และระบบตรวจสอบขั้นสุดท้าย ความไม่สมดุลของกำลังการผลิตหรือความเสถียรของกระบวนการในขั้นตอนการเชื่อมต่ออาจกลายเป็นจุดคอขวดของทั้งโรงงานได้ง่าย
มุมมองของ Ooitech
ในฐานะผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกับรูปแบบการผลิตโมดูล PV ที่หลากหลาย Ooitech มองว่าเครื่องเชื่อมต่อ (tabber stringer) เป็นมากกว่าเครื่องบัดกรี แต่เป็นจุดควบคุมกระบวนการสำคัญที่กำหนดว่าสายการผลิตโมดูลจะสามารถทำงานด้วยผลผลิตที่เสถียรและกำลังการผลิตที่คาดการณ์ได้หรือไม่ สำหรับโรงงานที่กำลังอัปเกรดเป็นการผลิต MBB, TOPCon หรือเซลล์ที่บางลง ควรให้ความสนใจไม่เพียงแต่กำลังการผลิตตามพิกัด แต่ยังรวมถึงการควบคุมริบบอน ความเครียดในการจัดการเซลล์ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ และความเข้ากันได้กับกระบวนการวางแผงและเชื่อมต่อบัสบาร์ในขั้นตอนถัดไป ควรเลือกโซลูชันการเชื่อมต่อที่ดีร่วมกับการออกแบบสายการผลิตโมดูลทั้งหมด มิฉะนั้นเครื่องเชื่อมต่อความเร็วสูงอาจยังไม่สามารถส่งมอบประสิทธิภาพการผลิตที่แท้จริงได้
