Podstawy PV: Maszyna do łączenia i łączenia ogniw słonecznych
Spis treści
Podstawy PV: Maszyna do łączenia i łączenia ogniw słonecznych
W procesie produkcji modułów fotowoltaicznych, maszyna do łączenia i szeregowania ogniw słonecznych jest jednym z kluczowych urządzeń do budowania połączeń elektrycznych między ogniwami słonecznymi. Jej główną funkcją jest lutowanie pojedynczych ogniw słonecznych z taśmami łączącymi i łączenie ich szeregowo w celu utworzenia łańcucha ogniw o zaprojektowanym napięciu wyjściowym.
Stabilny proces szeregowania bezpośrednio wpływa na moc modułu, jakość wyglądu, wydajność EL oraz długoterminową niezawodność. Dla nowoczesnych fabryk modułów PV, zwłaszcza tych produkujących moduły MBB, półogniwowe, PERC, TOPCon, HJT lub inne zaawansowane, dokładność i spójność maszyny do łączenia i szeregowania są bardzo ważne.
Klasyfikacja maszyn do łączenia i szeregowania ogniw słonecznych
W zależności od poziomu automatyzacji i procesu lutowania, maszyny do łączenia i szeregowania można ogólnie podzielić na trzy typy.
Ręczna maszyna do łączenia i szeregowania
Ręczna maszyna do łączenia i szeregowania wymaga od operatorów ręcznego umieszczania ogniw słonecznych i taśm. Proces lutowania jest również wykonywany ręcznie lub przy użyciu bardzo prostych narzędzi pomocniczych.
Główne cechy:
Niższy koszt inwestycji w sprzęt
Odpowiednia do produkcji małoseryjnej, linii pilotażowych, testów laboratoryjnych lub celów szkoleniowych
Niska wydajność produkcji
Niższa dokładność pozycjonowania
Wyższe ryzyko pękania ogniw i niespójności lutowania
Ręczne łączenie w stringi jest rzadko stosowane w dzisiejszych dużych fabrykach modułów PV, ale nadal można je spotkać w środowiskach badawczo-rozwojowych lub bardzo małych zakładach produkcyjnych.
Półautomatyczna łączarka taśmowa
Półautomatyczna łączarka taśmowa automatyzuje część procesu podawania ogniw lub lutowania taśm, podczas gdy niektóre kroki nadal wymagają ręcznej pomocy, takie jak obsługa stringów, łączenie lub załadunek i rozładunek.
Główne cechy:
Średnia wydajność produkcyjna
Odpowiednia dla małych i średnich linii produkcyjnych
Niższa inwestycja w porównaniu z w pełni automatycznym sprzętem
Wyższa zależność od umiejętności operatora
Większe zróżnicowanie jakości lutowania niż w przypadku w pełni automatycznych maszyn
Sprzęt półautomatyczny może być rozwiązaniem przejściowym dla producentów modernizujących się z produkcji ręcznej do zautomatyzowanej produkcji modułów PV.
W pełni automatyczna łączarka taśmowa
W pełni automatyczna łączarka taśmowa wykonuje cały proces automatycznie, w tym ładowanie ogniw, pozycjonowanie ogniw, podawanie taśmy, lutowanie, transfer stringów i połączenie z następnym procesem produkcyjnym.
Główne cechy:
Wysoka precyzja pozycjonowania, zazwyczaj około ±0,1 mm w zależności od konfiguracji maszyny
Wysoka wydajność produkcyjna, często osiągająca około 6800 do 8000 ogniw na godzinę w przypadku głównych szybkich maszyn
Stabilna jakość lutowania
Odpowiednia do ciągłych linii produkcyjnych
Lepsza kompatybilność z nowoczesnymi technologiami modułów PV, takimi jak MBB, półogniwa i formaty ogniw wysokowydajnych
Dla głównych producentów modułów fotowoltaicznych w pełni automatyczne łączarki taśmowe stały się standardowym wyborem, ponieważ wspierają wyższą wydajność, lepszą kontrolę procesu i mniejszą zależność od pracy ludzkiej.
Zasada działania i główny proces
Zasada działania łączarki taśmowej opiera się na dokładnym pozycjonowaniu ogniw, stabilnym podawaniu taśmy, kontrolowanej temperaturze lutowania i ciągłym formowaniu stringów. Chociaż różne marki maszyn mogą stosować różne układy mechaniczne, podstawowy proces jest podobny.
Ładowanie i transfer ogniw
Ogniwa słoneczne są najpierw oddzielane od kasety z ogniwami. W wielu maszynach do delikatnego rozdzielania ogniw i zmniejszania przyczepności między cienkimi płytkami stosuje się nóż powietrzny. Następnie dysze ssące, taśmy lub robotyczne systemy manipulacyjne podnoszą ogniwa i przesyłają je kolejno do stacji lutowniczej.
Ten etap musi być płynny i niskonaprężeniowy, ponieważ nowoczesne ogniwa słoneczne stają się coraz cieńsze, a przy nieodpowiednim sterowaniu siłą mogą pojawić się mikropęknięcia.
System wizyjnego pozycjonowania
System wizyjnego pozycjonowania zazwyczaj wykorzystuje przemysłowe kamery CCD lub CMOS do rejestracji punktów znacznikowych lub cech referencyjnych na ogniwie słonecznym. Po przetworzeniu obrazu system oblicza położenie ogniwa i odchylenie kątowe.
Następnie system sterowania ruchem prowadzi ramię mechaniczne lub platformę pozycjonującą, aby ustawić ogniwo we właściwej pozycji przed lutowaniem. Jest to niezbędne do uniknięcia przesunięcia taśmy, złego ustawienia i ukrytych wad lutowania.
Proces lutowania taśmy
Proces lutowania taśmy zazwyczaj obejmuje podgrzewanie wstępne i lutowanie.
Podgrzewanie wstępne:
Uchwyt lutowniczy lub obszar lutowania jest podgrzewany wstępnie przez strefę grzewczą, taką jak płyta grzejna lub lampa grzewcza. W wielu procesach temperatura jest podnoszona powyżej 110°C przed głównym etapem lutowania. Podgrzewanie wstępne pomaga zmniejszyć szok termiczny i poprawia zwilżanie lutowia.
Lutowanie:
Maszyna umieszcza taśmę pokrytą topnikiem na szynie zbiorczej lub linii siatki ogniwa słonecznego. Pod kontrolowanym ciśnieniem i temperaturą grzania warstwa lutowia na taśmie topi się i tworzy trwałe połączenie ze srebrną elektrodą ogniwa słonecznego.
Dobre lutowanie powinno zapewnić silną przyczepność, niską rezystancję szeregową, gładkie ułożenie taśmy oraz minimalne naprężenia termiczne lub mechaniczne na ogniwie.
Tworzenie łańcucha ogniw
Po lutowaniu ogniwa są łączone jedno po drugim, tworząc łańcuch ogniw o zadanej długości, np. 10 ogniw na łańcuch, 12 ogniw na łańcuch lub inne konfiguracje w zależności od projektu modułu.
Gotowy łańcuch ogniw jest następnie przenoszony do następnego procesu, takiego jak układanie, łączenie szyn, kontrola lub przygotowanie do laminacji.
Kluczowe technologie w maszynach Tabber Stringer
Precyzyjne pozycjonowanie
Precyzyjne pozycjonowanie zależy zarówno od systemu wizyjnego, jak i algorytmu sterowania ruchem. Kamery CCD lub CMOS rejestrują położenie ogniwa, a algorytmy sterowania, takie jak PID, pomagają maszynie szybko i dokładnie korygować ruch.
Dla wysokiej jakości produkcji błąd wyrównania między ogniwem a taśmą powinien być zazwyczaj kontrolowany w granicach 0,2 mm. Jeśli odchylenie jest zbyt duże, mogą wystąpić problemy, takie jak przesunięcie lutowania, słaby wygląd, zwiększona rezystancja szeregowa, a nawet ukryte ryzyka niezawodności.
Kontrola temperatury lutowania
Kontrola temperatury jest jednym z najważniejszych czynników w lutowaniu taśm. Temperatura lutowania musi być stabilna i zazwyczaj musi być utrzymywana w wąskim zakresie, np. ±5°C, w zależności od receptury procesu.
Typowe metody ogrzewania obejmują:
Ogrzewanie podczerwienią: Szybki wzrost temperatury, odpowiednie dla cienkich taśm, zwłaszcza o grubości 0,15 mm lub mniejszej
Ogrzewanie płytą grzejną: Lepsza równomierność temperatury, odpowiednie do lutowania o wysokiej niezawodności i stabilnej produkcji masowej
Jeśli temperatura jest zbyt niska, lut może się nie w pełni stopić, powodując słabe połączenia lutownicze lub zimne luty. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, może uszkodzić ogniwo, zwiększyć naprężenia termiczne lub wpłynąć na długoterminową niezawodność modułu.
Lutowanie o niskim uszkodzeniu
Nowoczesne ogniwa słoneczne są cieńsze i bardziej kruche niż ogniwa starszej generacji. W przypadku cienkich ogniw o grubości poniżej 130 μm należy starannie kontrolować nacisk mechaniczny i naprężenia termiczne.
Wiele maszyn stosuje systemy lutowania z miękkim kontaktem, takie jak sprężynowe głowice dociskowe. Nacisk jest zazwyczaj kontrolowany w zakresie od 5 do 15 N, w zależności od typu ogniwa, taśmy i metody lutowania.
Celem jest osiągnięcie wystarczającego kontaktu dla niezawodnego lutowania, przy jednoczesnym unikaniu pęknięć, ukrytych pęknięć, odprysków krawędzi lub nadmiernego wygięcia ogniwa.
Praktyczne zastosowania w produkcji modułów PV
Tabber stringer jest używany na etapie przedniego połączenia elektrycznego w produkcji modułów PV. Jego wydajność wpływa na kilka procesów downstream i końcową jakość modułu.
Typowe zastosowania obejmują:
Standardowa produkcja modułów z krzemu krystalicznego
Produkcja modułów połówkowych (half-cell)
Produkcja modułów MBB i SMBB
Linie modułów ogniw o wysokiej wydajności PERC, TOPCon, HJT i inne
Linie pilotażowe dla nowych struktur modułów
Automatyzacja fabryk od produkcji półautomatycznej do w pełni automatycznej
W kompletnej linii produkcyjnej modułów PV, łącznik taśm musi współpracować z systemami cięcia ogniw, układania, łączenia, testowania EL, laminowania, ramowania, montażu skrzynki przyłączeniowej, testowania IV i kontroli końcowej. Niedopasowanie wydajności lub stabilności procesu na etapie łączenia taśm może łatwo stać się wąskim gardłem całej fabryki.
Opinia Ooitech
Jako dostawca sprzętu współpracujący z różnymi układami produkcji modułów PV, Ooitech postrzega łącznik taśm jako coś więcej niż maszynę do lutowania; jest to kluczowy punkt kontroli procesu, który decyduje o tym, czy linia modułów może działać ze stabilną wydajnością i przewidywalną produkcją. Dla fabryk modernizujących się do produkcji MBB, TOPCon lub cieńszych ogniw, należy zwrócić uwagę nie tylko na nominalną wydajność, ale także na kontrolę taśmy, naprężenia podczas obsługi ogniw, równomierność temperatury oraz kompatybilność z dalszymi procesami układania i łączenia. Dobre rozwiązanie do łączenia taśm powinno być wybrane razem z pełnym projektem linii modułów, w przeciwnym razie szybki łącznik taśm może nie zapewnić rzeczywistej wydajności produkcji.
