กระบวนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์: การเคลือบ
สารบัญ
กระบวนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์: การเคลือบ
วันนี้เราจะมาดูกระบวนการสำคัญอย่างหนึ่งในการผลิตโมดูลโซลาร์เซลล์: การเคลือบ.
ในสายการผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ การเคลือบไม่ใช่แค่ขั้นตอนการให้ความร้อนเท่านั้น แต่เป็นหนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดที่กำหนดประสิทธิภาพขั้นสุดท้าย ความน่าเชื่อถือ ลักษณะที่ปรากฏ และอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ที่เสร็จสมบูรณ์ ผ่านการควบคุมอุณหภูมิ สุญญากาศ และแรงดัน เซลล์แสงอาทิตย์ กระจก สารห่อหุ้ม EVA หรือ POE แผ่นหลัง และวัสดุอื่นๆ จะถูกยึดติดกันเป็นโมดูลที่รวมเป็นชิ้นเดียวที่แข็งแรง
กระบวนการเคลือบที่ดีช่วยเพิ่มกำลังไฟฟ้าในระยะยาวและปกป้องโมดูลจากความชื้น ความเค้นเชิงกล การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และสภาพอากาศภายนอก หากการเคลือบไม่ได้รับการควบคุมอย่างดี อาจเกิดปัญหาต่างๆ เช่น ฟองอากาศ การยึดเกาะไม่ดี รอยแตกของเซลล์ ข้อบกพร่องที่ขอบ หรือการเชื่อมขวางของสารห่อหุ้มต่ำ
หลักการทำงานของเครื่องเคลือบโมดูลโซลาร์เซลล์
เครื่องเคลือบแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปประกอบด้วยส่วนหลักดังต่อไปนี้:
| ส่วนหลัก | ฟังก์ชัน |
|---|---|
| แผ่นฐาน / แผ่นทำความร้อน | พื้นผิวทำความร้อนแบบเรียบ โดยปกติจะให้ความร้อนด้วยน้ำมันอุณหภูมิสูงหรือแท่งทำความร้อนไฟฟ้าเพื่อให้ถึงอุณหภูมิกระบวนการที่ต้องการ |
| ฝาครอบด้านบน | ติดตั้งเมมเบรนซิลิโคน แหวนปิดผนึก และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง เคลื่อนที่ลงมาเพื่อปิดห้องและใช้แรงดันผ่านเมมเบรน |
| ห้องด้านบน | ช่องว่างระหว่างฝาครอบด้านบนและเมมเบรนซิลิโคน |
| ห้องด้านล่าง | ช่องว่างระหว่างแผ่นทำความร้อนและฝาครอบด้านบนหลังจากปิด |
| ปั๊มสุญญากาศ | ใช้สำหรับดูดอากาศออกจากห้องด้านบนหรือด้านล่าง และไล่อากาศออกจากชุดโมดูล |
| ระบบปั๊มลม / ระบบเติมลม | ใช้สำหรับเติมลมเข้าห้องด้านบนหรือด้านล่าง และกดทับระหว่างกระบวนการเคลือบ |
หลังจากเข้าใจส่วนประกอบหลักเหล่านี้แล้ว เราสามารถดูว่าเครื่องเคลือบทำงานทีละขั้นตอนอย่างไร
ขั้นตอนที่ 1: ปิดฝา
หลังจากโมดูลเข้าไปในเครื่องเคลือบ ฝาด้านบนจะเคลื่อนลงด้านล่างด้วยแรงของกระบอกไฮดรอลิก เมื่อถึงตำแหน่งที่ถูกต้อง ซีลบนฝาด้านบนจะสัมผัสกับแผ่นด้านล่างอย่างแน่นหนา ทำให้เกิดพื้นที่ปิดสนิท พื้นที่ปิดสนิทนี้คือห้องด้านล่าง
ภาพวาดอาจดูเรียบง่าย แต่ช่วยอธิบายโครงสร้างพื้นฐานได้อย่างชัดเจน
ขั้นตอนที่ 2: ดูดอากาศออกจากห้องด้านล่าง
ปั๊มสุญญากาศเริ่มดูดอากาศออกจากห้อง ในการผลิตหลายแห่ง กระบวนการดูดอากาศใช้เวลาประมาณ 6 นาที แม้ว่าเวลาที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับประเภทของโมดูล วัสดุห่อหุ้ม การออกแบบเครื่องเคลือบ และสูตรกระบวนการ
ระหว่างการดูดอากาศ แผ่นด้านล่างได้รับความร้อนแล้ว เมื่อโมดูลเข้าไปในเครื่องเคลือบ โมดูลจะถูกให้ความร้อนอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งใกล้ถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ของแผ่นทำความร้อน ในขั้นตอนการให้ความร้อนนี้ ฟิล์มห่อหุ้มเริ่มละลาย เปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะไหล
สภาพแวดล้อมสุญญากาศช่วยให้อากาศและก๊าซระเหยภายในวัสดุห่อหุ้มที่ละลายและชุดโมดูลหลุดออกไปได้ ซึ่งสำคัญมาก หากก๊าซที่ติดอยู่ไม่ถูกกำจัดออกก่อนที่วัสดุห่อหุ้มจะเริ่มบ่ม ฟองอากาศอาจยังคงอยู่ภายในโมดูลหลังการเคลือบ
ขั้นตอนที่ 3: เติมลมห้องด้านบนและแรงดันในการเคลือบ
หลังจากดูดอากาศ ห้องด้านบนจะถูกเติมลม เมมเบรนซิลิโคนเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่น ดังนั้นมันจะขยายตัวและเปลี่ยนรูปภายใต้แรงดันลม จากนั้นจะกดแนบกับพื้นผิวโมดูลและใช้แรงดันที่สม่ำเสมอ
แรงดันนี้ช่วยบีบฟองอากาศที่เหลืออยู่ออกจากโมดูล ในเวลาเดียวกัน การรวมกันของความร้อนและแรงดันทำให้วัสดุห่อหุ้มที่ไหลเริ่มบ่มและเชื่อมขวาง วัสดุห่อหุ้มค่อยๆ เปลี่ยนจากสถานะคล้ายของเหลวเป็นชั้นยึดติดที่เป็นของแข็งที่เสถียร
แผนภาพนี้แสดงว่าหลังจากเติมลม เมมเบรนซิลิโคนจะแนบสนิทกับโมดูล นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุห่อหุ้มที่ละลายถูกบีบออกมามากเกินไปภายใต้แรงดัน
ขั้นตอนที่ 4: คงแรงดันและบ่ม
เมื่อห้องด้านบนถึงความดันที่ต้องการ เครื่องเคลือบจะรักษาความดันนี้ไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง ในระหว่างช่วงเวลาคงที่นี้ สาร encapsulant จะเกิดการเชื่อมขวางต่อไปจนกว่าจะถึงระดับการเชื่อมขวางที่ต้องการ
หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น ห้องด้านล่างจะถูกพองลมเพื่อปลดปล่อยสภาวะสุญญากาศ ในเวลาเดียวกัน ห้องด้านบนจะถูกดูดอากาศออกเพื่อปลดปล่อยความดัน จากนั้นฝาครอบด้านบนจะแยกออกจากแผ่นฐาน และโมดูลจะเคลื่อนไปยังห้องทำความเย็นก่อนการขนถ่าย
แผนผังนี้จากเว็บไซต์ให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับขั้นตอนกระบวนการ
หมายเหตุสำคัญเกี่ยวกับกระบวนการ
ต้องใช้ผ้ากันติด
โมดูลไม่ได้สัมผัสโดยตรงกับเมมเบรนซิลิโคนหรือแผ่นทำความร้อน มีผ้ากันติดวางอยู่ระหว่างกัน หน้าที่หลักคือป้องกันไม่ให้ EVA ที่หลอมละลายหรือสาร encapsulant อื่นๆ ติดกับแผ่นทำความร้อนหรือเมมเบรนซิลิโคน
เครื่องเคลือบสมัยใหม่มักใช้ห้องทำงานสามห้อง
เครื่องเคลือบโมดูล PV สมัยใหม่ส่วนใหญ่ออกแบบให้มีห้องทำงานสามห้อง และแต่ละห้องมีวัตถุประสงค์กระบวนการที่แตกต่างกัน
| ขั้นตอน | วัตถุประสงค์หลัก | ลักษณะกระบวนการทั่วไป |
|---|---|---|
| ขั้นตอนแรก | หลอมสาร encapsulant และกำจัดฟองอากาศ | อุณหภูมิต่ำ สุญญากาศ และความดันน้อย โดยทั่วไปประมาณ 120°C ขึ้นอยู่กับวัสดุและสูตร |
| ขั้นตอนที่สอง | การเชื่อมขวางของสาร encapsulant และการยึดติดขั้นสุดท้าย | อุณหภูมิสูงขึ้นและความดันสูงขึ้น โดยทั่วไปประมาณ 140°C ขึ้นอยู่กับวัสดุและสูตร |
| ขั้นตอนที่สาม | การทำความเย็นและการคงรูปทรง | สุญญากาศ ความดันน้อยมาก และอุณหภูมิแผ่นต่ำประมาณ 20°C เพื่อทำให้โมดูลเย็นลง |
เหตุผลที่ใช้สามขั้นตอนหลักๆ คือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและความเสถียรของกระบวนการ
ในขั้นตอนแรก เป้าหมายหลักคือการหลอมสาร encapsulant และกำจัดฟองอากาศ อุณหภูมิไม่ควรสูงเกินไป และความดันไม่ควรสูงเกินไป หากสาร encapsulant เริ่มเกิดการเชื่อมขวางเร็วเกินไป ฟองอากาศภายในอาจไม่สามารถหลุดออกได้อย่างเหมาะสม และฟองอากาศจะยังคงอยู่ภายในโมดูลที่เสร็จแล้ว
ในขั้นตอนที่สอง เป้าหมายหลักคือการเชื่อมขวาง (crosslinking) อุณหภูมิสูงขึ้นและความดันมากขึ้น ซึ่งช่วยเร่งปฏิกิริยาการบ่มของสาร encapsulant และปรับปรุงประสิทธิภาพการยึดติด
ในขั้นตอนที่สาม การทำความเย็นเป็นภารกิจหลัก ต้องใช้ความดันเพียงเล็กน้อยเพื่อลดการเสียรูปหรือการโค้งงอระหว่างการทำความเย็น
ความผิดปกติทั่วไปในกระบวนการเคลือบ (Lamination)
| ข้อบกพร่อง | สาเหตุที่เป็นไปได้ |
|---|---|
| ฟองอากาศบนพื้นผิวเซลล์แสงอาทิตย์ | อุณหภูมิในขั้นตอนแรกสูงเกินไป สาร encapsulant เชื่อมขวางก่อนที่ฟองอากาศจะหลุดออก สภาวะสุญญากาศผิดปกติ ความเร็วสุญญากาศไม่เพียงพอ หรือเวลาในการดูดสุญญากาศสั้นเกินไป |
| ฟองอากาศคล้ายเกล็ดหิมะที่ขอบหรือมุมทั้งสี่ | ความสูงของกรอบเคลือบอาจไม่เหมาะสม หรือขนาดกรอบไม่ตรงกับโมดูล |
| ความแข็งแรงในการลอก (Peel strength) หรือระดับการเชื่อมขวางไม่ผ่านเกณฑ์ | อุณหภูมิต่ำเกินไป ความดันน้อยเกินไป เวลาคงค้างสั้นเกินไป หรือปัญหาคุณภาพของสาร encapsulant |
| รอยแตกของเซลล์หลังการเคลือบ | ความดันในการเคลือบสูงเกินไป มีสิ่งแปลกปลอมบนผ้าทนความร้อนสูง หรือพื้นผิวผ้าไม่เรียบ |
| ฟองอากาศบริเวณริบบอน | ปัญหาคุณภาพของฟลักซ์ ฟลักซ์แห้งไม่สนิท หรือปัญหาสารตกค้างจากการบัดกรี |
เพื่อคุณภาพโมดูลที่เสถียร ไม่ควรคัดลอกสูตรการเคลือบจากผลิตภัณฑ์หนึ่งไปยังอีกผลิตภัณฑ์หนึ่งโดยไม่ปรับเปลี่ยน ความหนาของกระจกที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีเซลล์ ชนิดของสาร encapsulant ขนาดโมดูล โครงสร้างแผ่นหลัง และความเร็วในการผลิต ล้วนอาจต้องปรับเปลี่ยนสูตร
มุมมองของ Ooitech
ในฐานะผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ เรามองว่า: การเคลือบมักเป็นจุดที่ความเบี่ยงเบนเล็กน้อยในกระบวนการกลายเป็นปัญหาคุณภาพที่มองเห็นได้ ดังนั้นโรงงานควรมองสูตรการเคลือบเป็นพารามิเตอร์การผลิตที่ถูกควบคุม ไม่ใช่แค่การตั้งค่าเครื่องจักร สำหรับโมดูลประสิทธิภาพสูง เช่น MBB, TOPCon, IBC หรือผลิตภัณฑ์แบบ shingled ความดันที่สม่ำเสมอ ประสิทธิภาพสุญญากาศที่เสถียร และโซนความร้อนที่ถูกต้องมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากโครงสร้างเซลล์และการออกแบบการเชื่อมต่ออาจไวต่อความเครียด Ooitech เชื่อว่าสายการผลิตโมดูลที่ดีไม่ใช่แค่การซื้ออุปกรณ์ แต่ยังรวมถึงการจับคู่การฝึกอบรมกระบวนการ พฤติกรรมของวัสดุ และการบำรุงรักษาประจำวันให้เป็นระบบการผลิตที่เสถียร
