Процесс производства и технология фотоэлектрических модулей
Содержание
Введение в фотоэлектрические модули
Цепочка фотоэлектрической промышленности делится на четыре этапа: поликремний, пластина, солнечный элемент и модуль. Фотоэлектрический модуль находится на нижнем конце цепочки, между солнечным элементом и готовой фотоэлектрической системой.
Одиночный солнечный элемент вырабатывает лишь ограниченное количество электроэнергии. Ячейки должны быть соединены последовательно и герметизированы в модуль, прежде чем они смогут служить источником питания. Таким образом, фотоэлектрический модуль является наименьшим неделимым солнечным устройством, способным самостоятельно обеспечивать выход постоянного тока. Как наименьшая эффективная единица генерации, он состоит из девяти основных компонентов: солнечные элементы, соединительные ленты, шины, закаленное стекло, EVA, задняя пленка, алюминиевая рама, герметик и распределительная коробка.
Среди четырех этапов фотоэлектрической цепочки сегмент модулей был самым ранним в развитии и созревании в Китае.
Производство модулей в основном включает два ключевых этапа: соединение ячеек и ламинирование. Соединение ячеек определяет электрические характеристики модуля. Стандартное количество ячеек в фотоэлектрическом модуле составляет 60 или 72, соединенных 10 или 12 медными лентами, выполняющими роль шин, причем шесть групп соединены вместе, образуя один модуль.
Ожидается, что фотоэлектрический модуль прослужит не менее 25 лет, поэтому он должен выдерживать воздействие окружающей среды и обладать определенной механической прочностью. После соединения ячеек материалы обычно располагаются снизу вверх: закаленное стекло, EVA, ячейки и задняя пленка, затем герметизируются вместе с помощью ламинирования. Задняя пленка и закаленное стекло заключают ячейки и EVA внутрь, а алюминиевая рама и герметик защищают и герметизируют края.
Общий процесс производства модулей можно разбить на: пайку, укладку, ламинирование, EL-тестирование, обрамление, установку распределительной коробки, очистку, IV-тестирование, финальный контроль и упаковку. Среди них пайка и ламинирование имеют наибольшую техническую сложность и ценность.
Оборудование, используемое в производстве модулей
Оборудование для модулей напрямую соответствует каждому этапу производственного процесса. Основные машины включают лазерные резаки, таббер-стрингеры, автоматическое оборудование для укладки, ламинаторы и автоматические производственные линии.
Рассматривая отдельные этапы: на этапе пайки требуются лазерные резаки, сварочные аппараты для шин и стрингеры для ячеек; на этапе укладки используются шаблонные укладчики; на этапе ламинирования требуется ламинатор; на этапе EL-тестирования требуется EL-тестер; на этапе обрамления требуются автоматические станки для установки и обрамления рам; на этапе распределительной коробки требуется паяльный аппарат для распределительных коробок; на этапе очистки требуются модульные поворотные устройства; на этапе IV-тестирования используется IV-тестер; финальный контроль требует поворотного контрольного устройства; а упаковка требует упаковочной линии.
Помимо отдельных машин, поставщики оборудования могут также предоставлять полностью автоматизированные линии сборки модулей, охватывающие все этапы, что позволяет реализовывать проекты «под ключ».
Качество и стоимость солнечных модулей напрямую влияют на качество и стоимость всей системы. Так как же на самом деле выглядит производственный процесс модулей?
Структура модуля
Структура полуэлементного модуля
В полуэлементных модулях ячейки разрезаются пополам, так что рабочий ток каждой ячейки уменьшается вдвое. Это значительно снижает электрические потери на лентах и улучшает коэффициент CTM (cell-to-module) модуля.
Зазоры между ячейками в полуэлементном модуле больше, что немного увеличивает количество света, отраженного от стекла обратно на ячейки. Чем выше ток ячейки, тем больше выгода от использования полуэлементной технологии.
Производственный процесс модулей
Процесс производства модулей обычно проходит через семь этапов: стрингование, укладка, ламинирование, обрамление, установка распределительной коробки, отверждение и тестирование, после чего следует финальная упаковка и поставка на рынок. В отличие от полноразмерных модулей, в полуэлементных модулях резка ячеек осуществляется на этапе сборки модуля, что добавляет шаг резки с помощью лазерного резака, после чего корректируются процессы стрингования и укладки. На стороне ячеек полуэлементная технология требует изменения компоновки ячеек.
Стрингование
С помощью лент (вручную или автоматически) передняя и задняя стороны каждой ячейки спаиваются вместе, образуя последовательно соединенную цепочку ячеек.
Ключевые параметры контроля: холодная пайка, перепайка, трещины ячеек и прочность паяного соединения на отрыв.
Основная компоновка для полуэлементных модулей использует двухсекционную конструкцию (как показано). Верхняя и нижняя половины соединены параллельно и используют байпасные диоды. Точка вывода изменяется с верхней части полноэлементного модуля на середину, что делает его подходящим для вертикальной установки.
Лайап
После соединения цепочек ячеек и прохождения контроля, цепочки ячеек, стекло, нарезанный EVA и задняя пленка укладываются в определенном порядке для подготовки к ламинации. Во время укладки относительные положения цепочек ячеек и материалов, таких как стекло, фиксируются, а расстояние между ячейками регулируется для создания хорошей основы для ламинации. Порядок укладки снизу вверх: стекло, EVA, ячейки, EVA, стекловолокно и задняя пленка.
Ламинация
Уложенная сборка ячеек помещается в ламинатор. Воздух внутри модуля удаляется вакуумом, затем подается тепло для расплавления EVA, соединяя ячейки, стекло и заднюю пленку вместе. Наконец, модуль охлаждается и извлекается. Ламинация является критическим этапом производства модулей, температура и время ламинации определяются свойствами EVA. При использовании обычного EVA время цикла ламинации составляет около 10–15 минут, температура отверждения — 135–145 градусов Цельсия.
Ключевые параметры контроля: пузыри, царапины, вмятины, вздутия и трещины ячеек.
Стоит отметить, что перед ламинацией требуется строгий внешний осмотр и EL-тестирование для обеспечения производительности и безопасности модуля.
Внешний осмотр
EL-контроль
Обрамление
Рамка защищает края и углы закаленного стекла модуля и ламинированного модуля, облегчая последующую установку.
Ключевые параметры контроля: вмятины, потертости, царапины, отсутствие монтажных отверстий, вытекание герметика на заднюю сторону, пузыри и недостаток герметика.
Установка распределительной коробки
Распределительная коробка соединяет и защищает фотоэлектрический модуль, а также выводит ток, вырабатываемый модулем, для пользователя.
Ключевые параметры контроля: пузыри и вытекание герметика.
Отверждение
Герметик, введенный на предыдущих этапах установки рамки и распределительной коробки, отверждается для усиления уплотнения и защиты модуля от неблагоприятных внешних воздействий в дальнейшем.
Ключевые процессы контроля: время отверждения, температура и влажность.
Тестирование
Измеряются параметры электрических характеристик для определения класса модуля. Включает три основных теста: испытание изоляции на выдерживаемое напряжение, которое проверяет безопасность между рамой и внутренними токоведущими частями (ячейками, лентами и т.д.) под высоким напряжением; испытание непрерывности заземления, которое измеряет сопротивление между рамой и землей для подтверждения надежности заземления рамы; и IV-тестирование, которое измеряет параметры электрических характеристик для определения класса модуля.
Производственный процесс одного фотоэлектрического модуля
Промышленный робот размещает фотоэлектрические ячейки размером с книгу на производственной линии.
Размещенные фотоэлектрические ячейки соединяются и паяются, ряд из 12 ячеек паяется и разрезается. До механизации эта работа требовала примерно четырех или пяти человек, работающих одновременно.
Спаянные фотоэлектрические ячейки проходят контроль качества. Ячейки без дефектов отправляются на следующий этап для сортировки и организации.
Фотоэлектрические ячейки располагаются в шесть рядов по 12 ячеек в каждой группе.
Выполняются нагрев, склеивание и нанесение пленки.
Первый слой — стекло, второй — EVA, средний — фотоэлектрические ячейки, четвертый — снова EVA, пятый — задняя пленка, используемая для гидроизоляции и защиты от коррозии.
Группа монокристаллического фотоэлектрического модуля состоит из пяти слоев. Ламинирование сплавляет эти пять слоев в один.
После ламинирования и четырехчасового холодного отверждения выполняется ручное удаление пыли и проверка краев и углов.
Готовый фотоэлектрический модуль проходит функциональное тестирование под имитированным солнечным светом.
Выполняются финальный контроль и упаковка.
Мнение Ooitech
Ooitech считает: производство фотоэлектрических модулей сводится к точной сборке ячеек и надежному ламинированию, при этом технология половинных ячеек и строгий EL-тест являются ключом к более высокой эффективности и долгосрочной надежности.
