กระบวนการผลิตและเทคโนโลยีโมดูลโซลาร์
สารบัญ
คำตอบสั้น: ห่วงโซ่อุตสาหกรรมโฟโตวอลเทอิกมีสี่ขั้นตอน: พอลิซิลิคอน เวเฟอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ และโมดูล โมดูลอยู่ปลายน้ำ ระหว่างเซลล์สำเร็จรูปกับระบบ PV ที่ติดตั้งแล้ว การผลิตโมดูลนำเซลล์แต่ละชิ้นที่เปราะบางมาเปลี่ยนเป็นหน่วยปิดผนึก มีกรอบ กันสภาพอากาศ: เซลล์ถูกบัดกรีเป็นสตริง สตริงถูกจัดวางพร้อมสารห่อหุ้ม EVA ระหว่างกระจกด้านหน้าและแผ่นหลัง ชั้นซ้อนถูกลามิเนตภายใต้สุญญากาศและความร้อน จากนั้นใส่กรอบ กล่องรวมสาย และทดสอบแฟลชบนเครื่องทดสอบ IV การตัดเซลล์ครึ่งซีกและเลย์เอาต์แบบหลายบัสบาร์เปลี่ยนแต่ละขั้นตอน เพิ่มกำลังและลดการสูญเสียจากความต้านทาน เนื่องจากเซลล์เดียวผลิตได้เพียงไม่กี่วัตต์ที่ประมาณ 0.6 V ขั้นตอนการประกอบจึงเป็นสิ่งที่สร้างโมดูลที่ใช้งานได้ 400 W ถึง 700 W โมดูลยังเป็นจุดที่ปัญหาคุณภาพจากต้นน้ำทั้งหมดปรากฏเป็นความสูญเสียผลผลิต
การผลิตโมดูล PV · โดย Jerry, Ooitech
ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์
ห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์แบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: โพลีซิลิคอน เวเฟอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ และโมดูล โมดูล PV อยู่ที่ปลายน้ำของห่วงโซ่ ระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์และระบบ PV ที่สมบูรณ์
เซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียวผลิตไฟฟ้าได้ในปริมาณจำกัดเท่านั้น เซลล์จะต้องถูกต่อแบบอนุกรมและห่อหุ้มเป็นโมดูลก่อนที่จะสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานที่ใช้งานได้ ดังนั้นโมดูล PV จึงเป็นอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่เล็กที่สุดที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้และสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าตรงได้ด้วยตัวเอง ในฐานะหน่วยผลิตพลังงานที่มีประสิทธิผลที่เล็กที่สุด ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักเก้าส่วน ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์ แถบเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ บัสบาร์ กระจกนิรภัย EVA backsheetกรอบอะลูมิเนียมอัลลอยด์ สารซีล และ junction box.
ในสี่ขั้นตอนของห่วงโซ่ PV ส่วนโมดูลเป็นส่วนที่พัฒนาและเติบโตเต็มที่เร็วที่สุดในจีน
การผลิตโมดูลส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก: การเชื่อมต่อเซลล์และการเคลือบ การเชื่อมต่อเซลล์กำหนดประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของโมดูล จำนวนเซลล์มาตรฐานสำหรับโมดูล PV คือ 60 หรือ 72 เซลล์ เชื่อมต่อด้วยแถบทองแดง 10 หรือ 12 เส้นที่ทำหน้าที่เป็นบัสบาร์ โดยมีหกกลุ่มเชื่อมต่อกันเป็นหนึ่งโมดูล
โมดูล PV คาดว่าจะมีอายุการใช้งานอย่างน้อย 25 ปี ดังนั้นจึงต้องทนต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมและมีความแข็งแรงทางกลในระดับหนึ่ง หลังจากการเชื่อมต่อเซลล์ วัสดุมักจะถูกจัดเรียงจากล่างขึ้นบนเป็นแก้วนิรภัย EVA เซลล์ และแผ่นหลัง จากนั้นปิดผนึกเข้าด้วยกันผ่านการเคลือบ แผ่นหลังและแก้วนิรภัยห่อหุ้มเซลล์และ EVA ไว้ภายใน ในขณะที่กรอบอะลูมิเนียมและน้ำยาซีลป้องกันและปิดผนึกขอบ
ขั้นตอนการผลิตโมดูลโดยรวมสามารถแบ่งออกเป็น: การบัดกรี, การวางซ้อน, การเคลือบ, การทดสอบ EL, การใส่กรอบ, การติดตั้งกล่องรวมสาย, การทำความสะอาด, การทดสอบ IV, การตรวจสอบขั้นสุดท้าย, และการบรรจุภัณฑ์ ในขั้นตอนเหล่านี้ การบัดกรีและการเคลือบมีเนื้อหาทางเทคนิคและมูลค่าสูงที่สุด
อุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตโมดูล
อุปกรณ์โมดูลสอดคล้องโดยตรงกับแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิต เครื่องจักรหลักประกอบด้วย การตัดด้วยเลเซอร์ เครื่องจักร แท็บเบอร์สตริงเกอร์เครื่องวางแผ่นอัตโนมัติ เครื่องลามิเนต และสายการผลิตอัตโนมัติ
เมื่อพิจารณาแต่ละขั้นตอน: ขั้นตอนการบัดกรีต้องใช้เครื่องตัดเลเซอร์ เครื่องเชื่อมบัสบาร์ และเครื่องต่อแถบเซลล์; ขั้นตอนการวางชั้นใช้เครื่องวางเทมเพลต; ขั้นตอนการลามิเนตต้องใช้เครื่องลามิเนต; ขั้นตอนการทดสอบ EL ต้องใช้เครื่องทดสอบ EL; ขั้นตอนการใส่กรอบต้องใช้เครื่องวางกรอบอัตโนมัติและ เครื่องใส่กรอบ; ขั้นตอนกล่องรวมสายต้องใช้เครื่องบัดกรีกล่องรวมสาย; ขั้นตอนการทำความสะอาดต้องใช้เครื่องพลิกโมดูล; ขั้นตอนการทดสอบ IV ใช้ เครื่องทดสอบเส้นโค้ง IV; การตรวจสอบขั้นสุดท้ายต้องใช้หน่วยตรวจสอบพลิก; และการบรรจุภัณฑ์ต้องใช้สายการบรรจุ
นอกเหนือจากเครื่องจักรเดี่ยวแล้ว ผู้จัดหาอุปกรณ์ยังสามารถจัดหาสายการประกอบโมดูลอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่ครอบคลุมทุกขั้นตอน ทำให้สามารถดำเนินโครงการแบบครบวงจรได้
คุณภาพและต้นทุนของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและต้นทุนของทั้งระบบ แล้วขั้นตอนการผลิตโมดูลจริงๆ แล้วเป็นอย่างไร?
โครงสร้างโมดูล
โครงสร้างโมดูลแบบ Half-Cell
ในโมดูลแบบ half-cell เซลล์จะถูกตัดครึ่งเพื่อให้กระแสไฟฟ้าทำงานของแต่ละเซลล์ลดลงครึ่งหนึ่ง ซึ่งช่วยลดการสูญเสียทางไฟฟ้าบนริบบอนได้อย่างมาก และปรับปรุงอัตราส่วนเซลล์ต่อโมดูล (CTM) ของโมดูล
ช่องว่างระหว่างเซลล์ในโมดูลแบบ half-cell มีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้แสงที่สะท้อนจากกระจกกลับมายังเซลล์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ยิ่งกระแสเซลล์สูงเท่าใด ประโยชน์ที่ได้รับจากเทคโนโลยี half-cell ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
ขั้นตอนการผลิตโมดูล
กระบวนการผลิตโมดูลโดยทั่วไปจะผ่านเจ็ดขั้นตอน: การต่อแถบ, การวางซ้อน, การเคลือบ, การประกอบกรอบ, การติดตั้งกล่องรวมสาย, การบ่ม และการทดสอบ ก่อนที่จะบรรจุภัณฑ์และส่งมอบสู่ตลาดขั้นสุดท้าย แตกต่างจากโมดูลแบบ full-cell โมดูลแบบ half-cell จะดำเนินการตัดเซลล์ในขั้นตอนโมดูล โดยเพิ่มขั้นตอนการตัดด้วยเครื่องตัดเลเซอร์ หลังจากนั้นขั้นตอนการต่อแถบและการวางซ้อนจะถูกปรับเปลี่ยน ในด้านเซลล์ เทคโนโลยี half-cell ต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบการจัดวางเซลล์
การต่อแถบ
การใช้ริบบอน (ด้วยตนเองหรืออัตโนมัติ) เชื่อมต่อด้านหน้าและด้านหลังของแต่ละเซลล์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม
การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ: การบัดกรีเย็น, การบัดกรีมากเกินไป, การแตกของเซลล์, และแรงดึงของรอยบัดกรี
การจัดวางหลักสำหรับโมดูลครึ่งเซลล์ใช้การออกแบบสองส่วน (ดังแสดง) ส่วนบนและส่วนล่างเชื่อมต่อแบบขนานและใช้ไดโอดบายพาส จุดนำออกเปลี่ยนจากด้านบนของโมดูลเต็มเซลล์ไปยังตรงกลาง ทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งในแนวตั้ง
การวางซ้อน
หลังจากเชื่อมต่อสายเซลล์และผ่านการตรวจสอบแล้ว สายเซลล์, แก้ว, EVA ที่ตัดแล้ว, และแผ่นหลังจะถูกจัดวางตามลำดับที่กำหนดเพื่อเตรียมการเคลือบ ในระหว่างการจัดวาง ตำแหน่งสัมพัทธ์ของสายเซลล์และวัสดุเช่นแก้วจะถูกคงที่ และระยะห่างระหว่างเซลล์จะถูกปรับเพื่อให้พื้นฐานที่ดีสำหรับการเคลือบ ลำดับการจัดวางจากล่างขึ้นบนคือ: แก้ว, EVA, เซลล์, EVA, ใยแก้ว, และแผ่นหลัง
การเคลือบ
ชุดประกอบเซลล์ที่จัดวางแล้วจะถูกวางในเครื่องเคลือบ อากาศภายในโมดูลจะถูกกำจัดโดยสุญญากาศ จากนั้นให้ความร้อนเพื่อละลาย EVA ทำให้เซลล์, แก้ว, และแผ่นหลังติดกัน สุดท้าย โมดูลจะถูกทำให้เย็นและนำออก การเคลือบเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตโมดูล โดยอุณหภูมิและเวลาในการเคลือบขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ EVA เมื่อใช้ EVA ทั่วไป เวลารอบการเคลือบประมาณ 10 ถึง 15 นาที โดยมีอุณหภูมิในการบ่ม 135 ถึง 145 องศาเซลเซียส
การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ: ฟองอากาศ, รอยขีดข่วน, รอยบุบ, การโป่งพอง, และการแตกของเซลล์
เป็นที่น่าสังเกตว่าก่อนการเคลือบ ต้องมีการตรวจสอบลักษณะภายนอกและการตรวจสอบ EL อย่างเข้มงวดเพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพและความปลอดภัยของโมดูล
การตรวจสอบลักษณะภายนอก
การตรวจสอบ EL
การประกอบกรอบ
กรอบป้องกันขอบและมุมของกระจกนิรภัยของโมดูลและโมดูลที่เคลือบแล้ว ทำให้การติดตั้งในภายหลังง่ายขึ้น
การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ: รอยบุบ, รอยถลอก, รอยขีดข่วน, รูยึดหายไป, น้ำยาซีลล้นที่ด้านหลัง, ฟองอากาศ, และการขาดน้ำยาซีล
การติดตั้งกล่องรวมสาย
กล่องรวมสายเชื่อมต่อและป้องกันโมดูล PV ในขณะที่นำกระแสไฟฟ้าที่ผลิตโดยโมดูลออกไปให้ผู้ใช้
การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ: ฟองอากาศและน้ำยาซีลล้น
การบ่ม
สารเคลือบหลุมร่องฟันที่ถูกฉีดเข้าไประหว่างขั้นตอนการประกอบกรอบและกล่องรวมสายไฟก่อนหน้านี้ได้รับการบ่มเพื่อเสริมความแข็งแรงของซีลและปกป้องโมดูลจากสภาพแวดล้อมภายนอกที่รุนแรงในภายหลัง
การควบคุมกระบวนการที่สำคัญ: เวลาในการบ่ม อุณหภูมิ และความชื้น
การทดสอบ
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าจะถูกวัดเพื่อกำหนดเกรดของโมดูล การทดสอบหลักสามรายการรวมอยู่ด้วย: การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทานของฉนวน ซึ่งตรวจสอบความปลอดภัยระหว่างกรอบและชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าภายใน (เซลล์, แถบเชื่อมต่อ ฯลฯ) ภายใต้แรงดันสูง; การทดสอบความต่อเนื่องของกราวด์ ซึ่งวัดความต้านทานระหว่างกรอบและกราวด์เพื่อยืนยันว่าการต่อกราวด์ของกรอบถูกต้อง; และการทดสอบ IV ซึ่งวัดพารามิเตอร์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเพื่อกำหนดเกรดของโมดูล
ขั้นตอนการผลิตโมดูล PV เดี่ยว
หุ่นยนต์อุตสาหกรรมวางเซลล์ PV เดี่ยวขนาดเท่าหนังสือลงบนสายการผลิต
เซลล์ PV ที่จัดเรียงแล้วจะถูกยึดติดและบัดกรี โดยมีแถวละ 12 เซลล์ถูกบัดกรีและตัด ก่อนการใช้เครื่องจักร งานนี้ต้องใช้คนประมาณสี่หรือห้าคนทำงานพร้อมกัน
เซลล์ PV ที่ถูกบัดกรีจะผ่านการตรวจสอบคุณภาพ เซลล์ที่ไม่มีปัญหาด้านคุณภาพจะถูกส่งไปยังขั้นตอนถัดไปเพื่อการจัดเรียงและจัดระเบียบ
เซลล์ PV จะถูกจัดเรียงเป็นหกแถว แถวละ 12 เซลล์ต่อกลุ่ม
ดำเนินการให้ความร้อน ติดกาว และติดฟิล์ม
ชั้นแรกคือกระจก ชั้นที่สองคือ EVA ชั้นกลางคือเซลล์ PV ชั้นที่สี่คือ EVA อีกครั้ง และชั้นที่ห้าคือแผ่นหลัง ใช้สำหรับกันน้ำและป้องกันการกัดกร่อน
กลุ่มโมดูล PV ผลึกเดี่ยวมีห้าชั้น การเคลือบหลอมรวมห้าชั้นนี้เข้าด้วยกัน
หลังจากการเคลือบและบ่มเย็นเป็นเวลาสี่ชั่วโมง จะทำการกำจัดฝุ่นด้วยมือและตรวจสอบขอบและมุม
โมดูล PV ที่เสร็จสมบูรณ์จะผ่านการทดสอบการทำงานภายใต้แสงจำลอง
ดำเนินการตรวจสอบครั้งสุดท้ายและบรรจุภัณฑ์
มุมมองของ Ooitech
Ooitech เชื่อว่า: การผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์นั้นขึ้นอยู่กับการเรียงเซลล์ที่แม่นยำและการเคลือบที่เชื่อถือได้ โดยเทคโนโลยี half-cell และการทดสอบ EL ที่เข้มงวดเป็นกุญแจสำคัญสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและความน่าเชื่อถือในระยะยาว
