Основы фотоэлектрики: автомат для пайки и стрингеров солнечных элементов
Содержание
Основы фотоэлектрики: автомат для пайки и стрингеров солнечных элементов
В процессе производства фотоэлектрических модулей автомат для пайки и стрингеров солнечных элементов является одним из ключевых устройств для создания электрических соединений между солнечными элементами. Его основная функция — припаивать соединительные ленты к отдельным солнечным элементам и соединять их последовательно, формируя цепочку элементов с заданным выходным напряжением.
Стабильный процесс стрингерования напрямую влияет на мощность модуля, качество внешнего вида, EL-характеристики и долгосрочную надежность. Для современных заводов по производству фотоэлектрических модулей, особенно выпускающих MBB, half-cell, PERC, TOPCon, HJT или другие передовые модули, точность и стабильность работы автомата для пайки и стрингеров очень важны.
Классификация автоматов для пайки и стрингеров солнечных элементов
В зависимости от уровня автоматизации и процесса пайки автоматы для пайки и стрингеров обычно делятся на три типа.
Ручной стрингер
Ручной стрингер требует от операторов ручной укладки солнечных элементов и лент. Процесс пайки также выполняется вручную или с помощью очень простых вспомогательных инструментов.
Основные характеристики:
Низкие инвестиционные затраты на оборудование
Подходит для мелкосерийного производства, пилотных линий, лабораторных испытаний или учебных целей
Низкая производительность
Низкая точность позиционирования
Более высокий риск повреждения элементов и нестабильности пайки
Ручная стрингование редко используется на крупных заводах по производству фотоэлектрических модулей сегодня, но его все еще можно встретить в исследовательских лабораториях или на очень маленьких производственных площадках.
Полуавтоматический таббер-стрингер
Полуавтоматический таббер-стрингер автоматизирует часть процесса подачи ячеек или пайки ленты, в то время как некоторые этапы все еще требуют ручной помощи, такие как обработка стринг, межсоединение или загрузка и выгрузка.
Основные характеристики:
Средняя эффективность производства
Подходит для малых и средних производственных линий
Меньшие инвестиции по сравнению с полностью автоматическим оборудованием
Более высокая зависимость от квалификации оператора
Больше вариаций в качестве пайки, чем у полностью автоматических машин
Полуавтоматическое оборудование может быть переходным решением для производителей, которые модернизируются от ручного производства к автоматизированному производству фотоэлектрических модулей.
Полностью автоматический таббер-стрингер
Полностью автоматический таббер-стрингер выполняет весь процесс автоматически, включая загрузку ячеек, позиционирование ячеек, подачу ленты, пайку, передачу стринг и соединение со следующим производственным процессом.
Основные характеристики:
Высокая точность позиционирования, обычно около ±0,1 мм в зависимости от конфигурации машины
Высокая производственная мощность, часто достигающая около 6 800–8 000 ячеек в час для основных высокоскоростных машин
Стабильное качество пайки
Подходит для непрерывных производственных линий
Лучшая совместимость с современными технологиями фотоэлектрических модулей, такими как MBB, половинные ячейки и высокоэффективные форматы ячеек
Для основных производителей фотоэлектрических модулей полностью автоматические таббер-стрингеры стали стандартным выбором, поскольку они поддерживают более высокую производительность, лучший контроль процесса и меньшую зависимость от труда.
Принцип работы и основной процесс
Принцип работы таббер-стрингера основан на точном позиционировании ячеек, стабильной подаче ленты, контролируемой температуре пайки и непрерывном формировании стринг. Хотя разные марки машин могут использовать разные механические компоновки, основной процесс схож.
Загрузка и передача ячеек
Солнечные элементы сначала отделяются от кассеты с элементами. Во многих машинах для аккуратного разделения элементов и уменьшения адгезии между тонкими пластинами используется воздушный нож. Затем всасывающие сопла, ремни или роботизированные системы захвата поднимают элементы и последовательно отправляют их на станцию пайки.
Этот этап должен быть плавным и низконапряженным, так как современные солнечные элементы становятся тоньше, и при плохом контроле усилия могут появиться микротрещины.
Система оптического позиционирования
Система оптического позиционирования обычно использует промышленные CCD или CMOS камеры для захвата реперных точек или эталонных признаков на солнечном элементе. После обработки изображения система вычисляет положение элемента и угловое отклонение.
Затем система управления движением направляет механическую руку или позиционирующую платформу для корректировки положения элемента перед пайкой. Это необходимо для предотвращения смещения ленты, плохого выравнивания и скрытых дефектов пайки.
Процесс пайки ленты
Процесс пайки ленты обычно включает предварительный нагрев и пайку.
Предварительный нагрев:
Приспособление для пайки или зона пайки предварительно нагреваются через зону нагрева, такую как горячая плита или короб с нагревательными лампами. Во многих процессах температура поднимается выше 110°C перед основным этапом пайки. Предварительный нагрев помогает снизить тепловой удар и улучшить смачивание припоя.
Пайка:
Машина помещает ленту с флюсом на шину или контактную линию солнечного элемента. Под контролируемым давлением и температурой нагрева слой припоя на ленте плавится и образует прочное соединение с серебряным электродом солнечного элемента.
Хорошая пайка должна обеспечивать прочную адгезию, низкое последовательное сопротивление, ровное выравнивание ленты и минимальные термические или механические нагрузки на элемент.
Формирование цепочки элементов
После пайки элементы соединяются один за другим, образуя цепочку элементов заданной длины, например, 10 элементов в цепочке, 12 элементов в цепочке или другие конфигурации в зависимости от дизайна модуля.
Готовая цепочка элементов затем передается на следующий процесс, такой как укладка, шинирование, контроль или подготовка к ламинированию.
Ключевые технологии в машинах Tabber Stringer
Высокоточное позиционирование
Высокоточное позиционирование зависит как от системы машинного зрения, так и от алгоритма управления движением. CCD или CMOS камеры фиксируют положение ячейки, а алгоритмы управления, такие как ПИД-регулятор, помогают машине быстро и точно корректировать движение.
Для высококачественного производства ошибка совмещения ячейки и ленты обычно должна контролироваться в пределах 0,2 мм. Если отклонение слишком велико, возможны такие проблемы, как смещение пайки, плохой внешний вид, увеличение последовательного сопротивления или даже скрытые риски для надежности.
Контроль температуры пайки
Контроль температуры является одним из важнейших факторов при стрингерной пайке. Температура пайки должна быть стабильной и обычно должна поддерживаться в узком диапазоне, например ±5°C, в зависимости от технологического рецепта.
Распространенные методы нагрева включают:
Инфракрасный нагрев: быстрый подъем температуры, подходит для тонких лент, особенно лент толщиной 0,15 мм и менее
Нагрев горячей плитой: лучшая равномерность температуры, подходит для высоконадежной пайки и стабильного массового производства
Если температура слишком низкая, припой может не полностью расплавиться, что приведет к слабым паяным соединениям или холодной пайке. Если температура слишком высокая, это может повредить ячейку, увеличить термическое напряжение или повлиять на долгосрочную надежность модуля.
Пайка с низким уровнем повреждений
Современные солнечные элементы тоньше и более хрупкие, чем элементы предыдущих поколений. Для тонких ячеек толщиной менее 130 мкм необходимо тщательно контролировать механическое давление и термическое напряжение.
Многие машины используют системы пайки с мягким контактом, например, подпружиненные прижимные головки. Давление обычно контролируется в диапазоне от 5 до 15 Н в зависимости от типа ячейки, типа ленты и метода пайки.
Цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточный контакт для надежной пайки, избегая трещин, скрытых микротрещин, сколов краев или чрезмерного изгиба ячейки.
Практическое применение в производстве фотоэлектрических модулей
Таббер-стрингер используется на этапе передней электрической межсоединения в производстве фотоэлектрических модулей. Его производительность влияет на несколько последующих процессов и конечное качество модуля.
Типичные применения включают:
Производство стандартных кристаллических кремниевых модулей
Производство полуэлементных модулей
Производство MBB и SMBB модулей
Линии высокоэффективных модулей на основе PERC, TOPCon, HJT и других технологий
Пилотные производственные линии для новых структур модулей
Модернизация автоматизации заводов от полуавтоматического до полностью автоматического производства
В полной производственной линии PV-модулей таббер-стрингер должен работать совместно с системами резки ячеек, укладки, шинирования, EL-тестирования, ламинирования, обрамления, установки распределительной коробки, IV-тестирования и финального контроля. Несоответствие производительности или стабильности процесса на этапе стрингования может легко стать узким местом для всего завода.
Мнение Ooitech
Будучи поставщиком оборудования, работающим с различными компоновками производства PV-модулей, Ooitech рассматривает таббер-стрингер не просто как паяльную машину, а как ключевую точку контроля процесса, определяющую, может ли линия модулей работать со стабильным выходом и предсказуемой производительностью. Для заводов, переходящих на производство MBB, TOPCon или более тонких ячеек, следует уделять внимание не только номинальной производительности, но также контролю ленты, напряжению при обработке ячеек, равномерности температуры и совместимости с последующими процессами укладки и шинирования. Хорошее решение для стрингования должно выбираться вместе с полным проектом линии модулей, иначе высокоскоростной стрингер может не обеспечить реальную производственную эффективность.
