Производство солнечных PV модулей: система, обеспечивающая повторяемость модулей
Содержание
Завод может изготовить один приемлемый модуль и при этом иметь слабую производственную систему.
Более сложное испытание наступает позже: поступает новая партия ячеек, заступает другая смена, ламинатор перезапускается после обслуживания, или завод переходит с одного формата модуля на другой. Если качество меняется каждый раз при изменении одного из этих условий, завод на самом деле не контролирует продукт. Он управляет серией сюрпризов.
Именно так полезно понимать производство солнечных PV-модулей. Это не просто процесс соединения ячеек, стекла и полимеров. Это контролируемое воспроизведение утвержденной конструкции модуля с достаточными технологическими доказательствами того, что каждый выпущенный продукт был изготовлен в соответствии с замыслом.
Четыре системы должны быть согласованы:
| Система | Вопрос, на который она должна ответить |
|---|---|
| Определение продукта | Какой модуль мы на самом деле производим? |
| Контроль материалов и процессов | Использовал ли завод правильные материалы и настройки? |
| Контроль качества и прослеживаемость | Какие доказательства подтверждают решение о выпуске? |
| Заводские операции | Можно ли поддерживать тот же результат при требуемом объеме выпуска? |
Машины находятся внутри этих систем. Они не заменяют их.
Один хороший модуль — это еще не производственная система
Стабильным эталоном на заводе по производству фотоэлектрических модулей является утвержденное определение продукта. Технология ячеек может меняться, партии материалов будут меняться, операторы ротируются, а оборудование изнашивается. Модуль, покидающий линию, все равно должен оставаться в рамках утвержденной конструкции и критериев выпуска.
Это делает повторяемость центральной производственной проблемой.
Образец, тщательно изготовленный опытными техниками, может показывать хорошие результаты. Массовое производство вводит другое давление: многократные манипуляции, короткие циклы, параллельные станции, выбор рецептов, пополнение материалов, остановки, перезапуски и переделки. Небольшие отклонения, которые выглядят безобидными на одной станции, могут объединиться позже. Небольшая ошибка в позиционировании струны влияет на укладку. Плохо контролируемое паяное соединение проходит визуальный контроль, но проявляется на EL. Неправильный рецепт ламинирования может не вызвать очевидного дефекта у двери камеры, но изменяет защиту, окружающую цепь ячеек.
Поэтому линия нуждается не просто в последовательности действий. Ей нужны определенные пределы, точки измерения и реакция, когда результат выходит за эти пределы.
Определение продукта незаметно пишет фабрику
Выбор оборудования часто начинается с целевой годовой мощности. Это число важно, но это не первый инженерный ввод. Сам модуль идет первым.
Чертеж и спецификация материалов определяют многие физические задачи линии: размер и архитектура ячеек, конструкция из полных или разрезанных ячеек, лента и схема межсоединений, количество струн, размеры стекла, одно- или двухстекольная конструкция, тип инкапсулянта, выбор задней пленки, профиль рамы, положение распределительной коробки, длина кабеля и требования к маркировке.
Эти решения продолжаются в управлении производством. Правила хранения материалов влияют на подготовку. Конструкция межсоединений влияет на строжку и шинирование. Размеры модуля влияют на каждую передачу и выравнивание. Инкапсулянт и конструкция стека влияют на рецепт ламинирования. Выбор рамы и распределительной коробки влияет на нанесение, сборку и время отверждения. Целевой рынок и план сертификации влияют на тестирование, выборку, записи и хранение документов.
Вот почему список машин не может определить фабрику. Два проекта могут использовать машины с одинаковыми названиями, но с разными рабочими диапазонами, оснасткой, рецептами, буферами, интерфейсами данных и контрольными точками качества.
Перед настройкой линии чертеж продукта, спецификация, план качества и критерии выпуска должны рассматриваться как исходные документы. Если они еще меняются, спецификация оборудования также меняется, признает это закупочный файл или нет.
Физический маршрут прост; контролировать его — нет
Для обычного кристаллического кремниевого модуля общий производственный маршрут легко описать.
Ячейки проверяются или сортируются по мере необходимости, затем соединяются токопроводящей лентой с помощью таббер-стрингера. Стринги размещаются на подготовленном стекле и инкапсулянте, соединяются в требуемую электрическую цепь и покрываются оставшимися инкапсулянтом и тыльными материалами. Стопка поступает в ламинатор, где вакуум, тепло, давление и время превращают рыхлую конструкцию в склеенный ламинат.
Последующие операции завершают механическое и электрическое изделие. В зависимости от конструкции это может включать обрезку, обработку кромок, сборку рамы, крепление распределительной коробки, пайку, нанесение клея или заливку, отверждение, очистку и финишную обработку углов. EL-инспекция, IV-измерение и тесты электробезопасности предоставляют различные части финальной записи качества. Маркировка и сортировка связывают физический модуль с его идентификацией и назначением.
Министерство энергетики США описывает тот же базовый маршрут: таббинг и стрингование, размещение соединенных ячеек со стеклом и инкапсулянтом, ламинация, затем оснащение модуля необходимыми рамой, герметизацией и функциями распределительной коробки.
Ни одна из этих операций сама по себе не является необычной. Сложность производства заключается в сохранении правильного материала, геометрии, рецепта и идентичности продукта, пока модуль проходит через все этапы.
Каждая критическая операция требует рецепта и записи
Процесс становится контролируемым, когда завод может ответить на три вопроса: какая настройка была задана, что произошло на самом деле и какие действия следуют, если результат неприемлем.
Запись не должна быть сложной на каждой станции. Она должна быть полезной. Запись температуры без указания рецепта, продукта или партии создает данные, но не доказательства.
| Операция | Что должно оставаться под контролем | Полезный сигнал или проверка | Запись для сохранения |
|---|---|---|---|
| Входящий материал | Утвержденная спецификация, партия поставщика, хранение и состояние | Входной контроль, проверка идентичности, статус хранения | Партия материала и результат приемки |
| Соединение ячеек | Положение ленты, условия пайки, обращение с ячейками и геометрия стринга | Результат машинного зрения, план теста на отрыв, проверка стринга или EL, если указано | Рецепт, партия, результат станции и исключение |
| Укладка и шинирование | Расстояние между струнами, полярность, схема соединения и положение вывода | Изображение выравнивания, визуальная проверка, предламинационный EL | Идентификация модуля и результат проверки |
| Ламинация | Правильный рецепт продукта, поведение вакуума, температура, давление и время | Параметры запуска, аварийные сигналы, проверка ламината | Версия рецепта, камера, цикл и привязка к партии |
| Работы по обрамлению и монтажу распределительной коробки | Размеры, нанесение герметика или клея, электрическое соединение и состояние отверждения | Мониторинг дозирования, проверка размеров, визуальная и электрическая проверка | Партия материала, результат станции и статус отверждения |
| Окончательный выпуск | Состояние цепи, измеренная выходная мощность, электробезопасность и маркировка | EL-изображение, результат IV, результат проверки безопасности, проверка идентификации | Запись выпуска, связанная с серийным номером |
Наиболее важные контрольные точки не всегда являются самыми дорогими станциями. Передачи могут быть не менее критичными. Правильная струна может треснуть при подъеме. Чистый стек может накапливать загрязнения во время ожидания. Хороший ламинат может быть поврежден при обрезке или обрамлении. Положительный результат испытаний может быть присвоен неправильному серийному номеру, если идентификация рассматривается как офисная задача, а не как часть производства.
Поэтому рецепт и запись должны следовать за продуктом через границы станций.
Сертификация — это базовый уровень; постоянство — это ежедневная работа
Квалификация продукта и стабильность производства решают связанные, но разные проблемы.
Программа квалификации проверяет, соответствует ли определенная конструкция модуля применимым требованиям испытаний. Затем завод должен воспроизвести эту конструкцию, не допуская неконтролируемых замен или отклонений процесса. Однократное прохождение последовательности типовых испытаний не доказывает, что более поздняя единица продукции получила правильные материалы, условия пайки, цикл ламинации или проверки окончательного выпуска.
IEC 62941 напрямую устраняет этот пробел. Стандарт связывает постоянную уверенность в сертифицированных фотоэлектрических модулях с проектированием продукта и процесса, выбором материалов и контролем производственных процессов. Он предполагает наличие установленной основы управления качеством; он не является ее заменой.
Это различие важно, потому что надежность в полевых условиях начинается задолго до того, как модуль попадает на площадку проекта. Программа надежности IEA PVPS изучает, как материалы модулей, конструкции, режимы деградации, испытания и условия эксплуатации влияют на производительность с течением времени. Завод не может контролировать погоду, с которой столкнется модуль, но он может контролировать, соответствует ли отгружаемая конструкция квалифицированному проекту и были ли обнаружены производственные отклонения до выпуска.
Требования к сертификации все еще различаются в зависимости от продукта и целевого рынка. Практическое правило простое: определите план сертификации и качества достаточно рано, чтобы он повлиял на оборудование, контрольные точки, выборку, прослеживаемость и записи.
Прослеживаемость превращает дефект в ограниченную проблему
Представьте, что финальный EL-контроль начинает показывать необычный рисунок. Без прослеживаемости у завода есть куча подозрительных модулей и длинный список возможных причин. С прослеживаемостью расследование может быстро сузиться: какая партия ячеек, какой рецепт стрингера, какая смена, какой цикл ламинатора, какой путь обработки и какие другие модули имеют ту же историю?
Это не означает, что каждый проект требует одинакового набора программного обеспечения. Высокопроизводительная автоматизированная линия может обмениваться рецептами, изображениями и результатами испытаний с MES. Небольшой или полуавтоматический завод может использовать более простые записи. Неизменным остается связь между физическим модулем и доказательствами, используемыми для его выпуска.
Практическая запись о выпуске может включать:
серийный номер модуля и версия продукта;
ссылки на критические материалы или производственные партии;
статус внутрипроизводственного контроля и соответствующие изображения;
рецепт ламинации и связь с циклом;
результаты финального EL, IV и электробезопасности;
история переделок, если есть;
окончательное решение: принять, задержать, переделать или отбраковать.
Прослеживаемость иногда продается как функция отчетности. Ее реальная ценность проявляется, когда что-то меняется. Она помогает локализовать затронутую продукцию, сравнить хорошие и плохие условия, предотвратить возврат бракованного изделия в принятый запас и превратить повторяющиеся дефекты в задачу по коррекции процесса.
Быстрая станция все еще может принадлежать медленному заводу
Время цикла брошюры — лишь один из входных параметров производительности. Устойчивый выпуск ближе к следующей зависимости:
Хороший выпуск = запланированное время производства × эффективная скорость линии × выход первого прохода
Каждый термин относится ко всему заводу, а не к одной машине.
Эффективная скорость линии падает, когда станции ждут друг друга, пакетное оборудование получает неравномерную работу, смена продукта занимает больше времени, чем запланировано, доступ для обслуживания затруднен, или устранение неисправностей требует многократного ручного вмешательства. Выход первого прохода падает, когда дефекты проходят несколько операций до обнаружения, рецепты выбираются неправильно, материалы дрейфуют или переделка становится нормальным производством.
Ламинация наглядно демонстрирует это, поскольку обычно является пакетным процессом, но та же логика применима и в других местах. Стрингование может производить быстрее, чем лейап может поглотить. Обрамление может ждать подготовки клея. Готовые модули могут стоять в очереди на отверждение или тестирование. Проблема с передачей данных может остановить сортировку, даже если механическое оборудование готово.
Буферы могут поглощать краткосрочные колебания; они не могут исправить постоянное несоответствие. Больше незавершенного производства может на время скрыть несоответствие, но также потребляет пространство и позволяет дефектам распространяться дальше.
Автоматизацию следует оценивать с учетом этих реальных ограничений. Она ценна там, где уменьшает хрупкое обращение, стабилизирует выравнивание, повторяет дозирование или пайку, связывает данные тестирования с идентификацией или поддерживает требуемый такт. Она добавляет меньше ценности, когда определение продукта на предыдущих этапах нестабильно или когда связанные станции не могут обмениваться эталонами, логикой неисправностей и правилами переналадки.
Определите эти входные данные, прежде чем запрашивать конфигурацию линии
Полезный запрос котировок содержит больше, чем просто цифру производительности и площадь заводского цеха. Он предоставляет поставщику достаточно стабильной информации для моделирования продукта, контрольных точек качества, операций и будущих изменений.
| Группа входных данных | Информация для определения |
|---|---|
| Продукт | Чертежи модулей, спецификация, технология соединения ячеек и межсоединений, размеры, варианты конструкции и планируемая дорожная карта продукта |
| Выпуск | Требуемое количество хороших модулей за смену, производственный календарь, продуктовый микс, частота переналадок и план расширения |
| Качество | Целевые рынки, план сертификации, точки контроля, объем тестирования, выборка, логика приемки и правила переделки |
| Данные | Логика серийных номеров, генеалогия материалов, контроль рецептур, сохранение изображений, хранение результатов испытаний и интерфейсы MES или ERP |
| Завод | Габариты здания, маршруты материалов, инженерные сети, экологические требования, нагрузка на пол, доступ для обслуживания и складские потоки |
| Операции | Модель труда, уровень квалификации, возможности обслуживания, стратегия запасных частей и планируемая сменная структура |
| Поставка | Ответственность за компоновку, приемка оборудования, монтаж, пусконаладка, обучение, документация и послепродажная поддержка |
Эти входные данные показывают реальную границу конфигурации. Полуавтоматическая линия может быть разумной для изменяющегося продукта или производства с меньшим объемом. Высокоавтоматизированная линия может быть оправдана, когда продукт стабилен, выпуск высок, а завод может обслуживать оборудование и систему данных. В любом случае правильная конструкция — та, которая защищает утвержденное определение модуля, выполняя производственный план.
Использованные источники
Основы производства солнечных фотоэлектрических панелей — Министерство энергетики США
IEC 62941:2019 — Система качества для производства фотоэлектрических модулей
Надежность и производительность фотоэлектрических систем — IEA PVPS Task 13
Полностью автоматическая линия по производству солнечных панелей Ooitech
Оборудование и решения для производственных линий солнечных панелей Ooitech
Производство — это повторяемость, ставшая видимой
Самая надежная система производства солнечных фотоэлектрических модулей — не та, у которой самый длинный список оборудования. Это та, где определение продукта, материалы, технологические настройки, проверки, идентификация и заводской поток рассказывают одну и ту же историю для каждого выпущенного модуля.
Ooitech может предоставить конфигурацию производственной линии солнечных фотоэлектрических модулей, оборудование, планировку завода, монтаж, пусконаладку, обучение операторов и послепродажную поддержку для заказчиков по всему миру в соответствии с предполагаемой конструкцией модуля и производственным планом.
