Ogniwo słoneczne a panel słoneczny: Czego nie mówią nazwy maszyn

Krótka odpowiedź: Krótka odpowiedź: ogniwo słoneczne i panel słoneczny są wytwarzane przez dwie różne branże w dwóch różnych fabrykach. Produkcja ogniw zaczyna się od płytki krzemowej i wykorzystuje piece dyfuzyjne, PECVD oraz sitodruki, aby wytworzyć urządzenie o napięciu około 0,5 V do 0,6 V, a około 95% ogniw komercyjnych to krzem krystaliczny. Produkcja paneli, czyli modułów, zaczyna się od gotowych ogniw i wykorzystuje tabber-stringer, stanowisko układania, laminator, maszynę do ramowania i tester, aby zmontować od 60 do 144 z nich w szczelny moduł o mocy od 400 W do 700 W. Zakłady produkujące ogniwa potrzebują pieców o temperaturze powyżej 800 °C i warunków cleanroom; linia modułów pracuje w temperaturach laminacji około 150 °C w zwykłej hali przemysłowej. Ooitech buduje linie modułów od 5 MW do 1,2 GW i nie produkuje urządzeń do wytwarzania ogniw. Zamieszanie z nazewnictwem jest realne nawet w naszym własnym katalogu, gdzie maszyny obsługujące ogniwa podczas montażu modułów noszą nazwy ogniw słonecznych.

Autor: Jerry, Product Marketing w Ooitech

Co tydzień dostaję wersję tego pytania: kupujący pyta, czy produkujemy ogniwa słoneczne, a tak naprawdę chce zbudować linię modułów. Czasami przez jakiś czas porównywał oferty na fabrykę ogniw, zanim ktokolwiek zapytał, co wchodzi na początku ich procesu.

To zdarza się nieustannie i nie jest winą kupującego. Nasze własne maszyny noszą nazwy takie jak Maszyna do cięcia laserowego ogniw słonecznych i Tabber-Stringer ogniw słonecznych. Obsługują ogniwa i znajdują się w fabryce paneli.

Dwa zakłady, dwie różne branże

Ogniwo słoneczne to pojedyncze urządzenie fotowoltaiczne — o średnicy od około 16 do 23 cm, wytwarzające około 0,5 do 0,6 wolta. Panel słoneczny zawiera wiele z nich połączonych szeregowo, aby podnieść napięcie, a następnie równolegle, aby podnieść prąd.

To całość tej zależności. Oba produkty są wytwarzane przez dwie różne branże.

My w Ooitech dostarczamy linie produkcyjne paneli od 5 MW do 1,2 GW. Nie produkujemy pieców dyfuzyjnych, systemów PECVD ani sitodruków. Jeśli budujesz fabrykę ogniw, jestem niewłaściwą osobą, by o to pytać.

Gdzie kończy się produkcja ogniw

Produkcja ogniw zaczyna się od polikrzemu, a kończy na pudełku przetestowanych ogniw. W przybliżeniu pięć kroków.

Polikrzem jest topiony i albo odlewany w wielokrystaliczne wlewki, albo wyciągany w monokrystaliczny wlewek metodą Czochralskiego. Wlewki są cięte na płytki, czyszczone i teksturowane, aby wychwytywały więcej światła.

Przecięte na pół monokrystaliczne ogniwo słoneczne z szynami zbiorczymi, przed montażem modułu

Następnie domieszkowanie. Bor i fosfor są dyfundowane, aby wytworzyć złącze p-n, a ścieżka przewodząca tworząca się wokół krawędzi płytki jest usuwana, aby zapobiec zwarciom. Następnie nakładana jest powłoka antyrefleksyjna, zwykle azotek krzemu osadzany metodą plazmowo-wspomaganego osadzania chemicznego z fazy gazowej. Na koniec kontakty metalowe są sitodrukowane pastą srebrną lub miedzianą i wypalane.

Kiedy to się skończy, masz ogniwo. Jest ono testowane, sortowane według prądu, pakowane i sprzedawane. To koniec jednej branży.

Około 95% komercyjnych ogniw PV to krzem krystaliczny, a pozostała część to głównie cienkowarstwowy tellurek kadmu. Produkcja ogniw jest kapitałochłonna i zdominowana przez kilku dużych graczy. Każda zmiana generacji, od Al-BSF do PERC i od PERC do TOPCon, była napędzana przez tę samą skoncentrowaną grupę producentów. Sam PERC dodał około 12% więcej energii wyjściowej w porównaniu do starszej struktury Al-BSF.

Gdzie zaczyna się produkcja paneli

Posortowane ogniwa słoneczne trafiające na linię montażu modułów na przenośniku

Montaż modułów odbiera pudełko ogniw i zamienia je w produkt. Sześć stanowisk, po kolei.

Zaczyna się od lasera, który tnie ogniwa na wymiar dla formatów półciętych i shingled. Laser ustawiony zbyt gorąco uszkadza krawędź ogniwa, a pozostawiona mikropęknięcie pozostaje niewidoczne aż do elektroluminescencji — a wtedy moduł jest już szczelnie zamknięty. Następnie stringer lutuje taśmę na każdym ogniwie i łączy je w łańcuch szeregowy. W naszym AM050FH zakres ogniw wynosi od 161 mm do 230 mm, uszkodzenia ogniw utrzymują się poniżej 0,2%, a wydajność lutowania jest powyżej 95%. Żadnej z tych wad nie można naprawić na dalszym etapie. Pęknięte ogniwo, które trafia do laminatora, wychodzi jako złom, a nie jako produkt do przeróbki.

Głowica lutownicza umieszczająca miedzianą taśmę na ogniwach słonecznych

Automatyczna maszyna tabber-stringer do ogniw słonecznych w zakładzie modułów

Układanie to miejsce, gdzie stos się łączy: łańcuchy ułożone na szkle, z enkapsulantem (EVA) powyżej i poniżej oraz folią tylną na wierzchu. Następnie laminator wytwarza próżnię, przykłada ciśnienie i utrzymuje stos w temperaturze około 150 °C, aż EVA usieciuje się w jedną szczelną jednostkę. To okno temperaturowe jest węższe, niż sugerują broszury sprzętowe, a płyta z zimnym narożnikiem pozostawia nieutwardzony enkapsulant, który po latach ulegnie delaminacji. Sam laminator to miejsce, w którym tkwi większość tego ryzyka. Ramowanie, puszka przyłączeniowa i testy końcowe kończą moduł, a dwie bramki testowe powinny być w linii, a nie na końcu linii. Zakład, który testuje tylko gotowe moduły, już zalaminował każdą wadę stringowania w produkt, którego nie może przerobić.

Kontrola elektroluminescencyjna polutowanych łańcuchów ogniw

Każda maszyna z tej listy znajduje się na linii modułów, w tym te nazwane od ogniw.

Strona ogniw jest opisana osobno w naszym przewodniku po procesie produkcji ogniw słonecznych TOPCon.

Dlaczego to zamieszanie kosztuje pieniądze

Pomyłka w tym zakresie zmienia plan kapitałowy o rząd wielkości.

Fabryka ogniw potrzebuje pieców wysokotemperaturowych, osadzania próżniowego i środowiska klasy cleanroom. Zakład modułów potrzebuje hali przemysłowej, umiarkowanej mocy i zespołu technicznego, którego można przeszkolić w kilka miesięcy. Przy tej samej nominalnej wydajności inwestycja różni się o około rząd wielkości. Ta różnica uwidacznia się w budynku, który wynajmujesz, przyłączu mocy, o które się ubiegasz, pozwoleniach, kompetencjach, które zatrudniasz, oraz w tym, jak długo czekasz, zanim pierwszy sprzedażny moduł opuści zakład. Nabywcy, którzy budżetują pod zły wariant, albo pozyskują zbyt dużo kapitału, którego nie mogą wykorzystać, albo zbyt mało i utykają w połowie budowy ze skorupą budynku i bez sprzętu.

Jest jeszcze druga pułapka. Dostawcy podają roczne MW, a roczne MW to częściowo obliczenie na podstawie mocowania. Weź maszynę przetwarzającą 24 moduły na godzinę. Przy module 275 W otrzymujesz około 57 MW rocznie. Przy tym samym module 550 W ta sama maszyna nagle produkuje 114 MW. W komorze, pompach ani cyklu nic się nie zmieniło. Porównując oferty, pytaj o sprzedażne moduły na godzinę i sam przeliczaj na MW, używając produktu, który faktycznie będziesz wytwarzać.

Globalna zainstalowana moc PV osiągnęła około 1 185 GW do końca 2022 r., dostarczając ponad 6% światowej energii elektrycznej, a koszt energii słonecznej spadł o około 85% od 2010 r. Taki wzrost przyciąga wielu nowych uczestników do montażu modułów, dlatego tak wielu debiutantów trafia na pytanie ogniwo czy panel.

Dlaczego zamieszanie się utrzymuje

Wskaźnik 95% sprawia, że produkcja ogniw brzmi jak szeroka branża, podczas gdy w rzeczywistości jest wąska i skoncentrowana. Ważniejszy czynnik jest bliżej domu. Linie modułów kupują ogniwa, obsługują ogniwa, tną ogniwa i testują ogniwa przez cały dzień, więc nazywanie sprzętu od rzeczy, której dotyka, jest naturalne. Ten nawyk przestaje być użyteczny w momencie, gdy próbujesz ustalić, co właściwie ci się sprzedaje.

Cztery pytania przed porównaniem ofert

Zadaj je, zanim porównasz jakiekolwiek dwie oferty.

Zacznij od pytania o listę stanowisk. Oferta linii modułów wymienia stringer, layup, laminator, ramowanie i tester — pełna sekwencja jest tutaj — podczas gdy oferta linii ogniw wymienia piece, osadzanie i drukowanie. Ta jedna odpowiedź zwykle rozstrzyga sprawę.

Jeśli nie, zapytaj, co wchodzi na początku procesu. Płytki krzemowe oznaczają produkcję ogniw; pudełka gotowych ogniw oznaczają montaż modułów. Zapytaj, jak wygląda budynek — hala klasy cleanroom z dużym zasilaniem wskazuje na fabrykę ogniw, zwykła hala przemysłowa na linię modułów. I zapytaj, w czym mierzy się wydajność: moduły na godzinę to linia modułów, płytki na godzinę to linia ogniw.

Dostawca, który nie potrafi jasno odpowiedzieć na pierwsze pytanie, już na nie odpowiedział.

FAQ

Czy panel słoneczny to po prostu wiele ogniw słonecznych? Elektrycznie tak — 60 do 72 ogniw połączonych szeregowo, lub 144 w formacie half-cut. Fizycznie to inny produkt z innego zakładu. Ogniwa przychodzą gotowe i posortowane; zadaniem linii modułów jest ich połączenie, enkapsulacja i ochrona.

Czy jedna firma może prowadzić oba? Niektórzy duzi producenci tak, na tym samym terenie. To oddzielne budynki z oddzielnym sprzętem i zwykle oddzielnymi zespołami, a większość producentów modułów kupuje ogniwa od wyspecjalizowanych producentów ogniw.

Mój dostawca wycenił „maszynę do ogniw słonecznych”. Do jakiego zakładu jest? Sprawdź proces. Jeśli lutuje taśmę, tnie ogniwa do układów half-cut lub testuje gotowe moduły, to sprzęt linii modułów.

Co jest bardziej opłacalne? Montaż modułów, według liczb, które widzę, ale przewaga jest mniejsza, niż sugeruje różnica kapitałowa. Linia modułów wymaga mniej kapitału i osiąga produkcję w kilka miesięcy, więc kilka zakładów konkuruje o te same zamówienia i marże pozostają niskie. Produkcja ogniw wymaga znacznie więcej kapitału i jest zdominowana przez garstkę właścicieli, co utrzymuje ceny stabilniejsze, ale czyni wejście niemal niemożliwym bez dużego bilansu. Tak czy inaczej, wykorzystanie mocy decyduje o wyniku na długo przed technologią.

Czy wydajność ogniwa ogranicza to, co może osiągnąć mój moduł? Tak, a ten pułap jest ustalony, zanim ogniwa do ciebie dotrą. Linia modułów może zachować wydajność ogniwa lub ją utracić, przez mikropęknięcia, zimne luty lub EVA, która nigdy w pełni nie usieciowała się. Nie może dodać wydajności, której ogniwo nie miało. Linia modułów chroni pułap, którego nie stworzyła.

Moja oferta jest w MW rocznie. Czy to porównywalne? Tylko jeśli obie oferty używają tego samego mocowania modułu i tych samych założeń dotyczących czasu pracy. Najpierw przelicz na sprzedażne moduły na godzinę, a potem zastosuj mocowanie swojego produktu.

Co zrobić dalej

Następnym razem, gdy wyślesz zapytanie, umieść na jego początku jedną linijkę: proszę o pełną listę stanowisk z czasem cyklu na stanowisko. Dostawcy, którzy ją mają, wyślą ją w dwie minuty. Ci, którzy nie mają, wyślą zamiast tego roczną liczbę MW.