Processo e tecnologia di produzione dei moduli solari

Risposta rapida: La filiera fotovoltaica ha quattro fasi: polisilicio, wafer, cella solare e modulo. Il modulo si colloca a valle, tra la cella finita e l'impianto fotovoltaico installato. La produzione dei moduli prende singole celle fragili e le trasforma in un'unità sigillata, incorniciata e resistente agli agenti atmosferici: le celle vengono saldate in stringhe, le stringhe vengono disposte con l'incapsulante EVA tra il vetro frontale e il backsheet posteriore, la pila viene laminata sotto vuoto e calore, poi incorniciata, dotata di junction box e testata su un tester IV. Il taglio half-cell e i layout multi-busbar hanno cambiato ogni fase, aumentando la potenza e riducendo le perdite resistive. Poiché una singola cella produce solo pochi watt a circa 0,6 V, è la fase di assemblaggio che produce un modulo utilizzabile da 400 W a 700 W. Il modulo è anche il punto in cui tutti i problemi di qualità a monte diventano visibili come perdita di resa.

Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech

Introduzione ai moduli fotovoltaici

La catena industriale fotovoltaica è divisa in quattro fasi: polisilicio, wafer, cella solare e modulo. Il modulo fotovoltaico si trova a valle della catena, posizionato tra la cella solare e il sistema fotovoltaico completo.

Una singola cella solare genera solo una quantità limitata di elettricità. Le celle devono essere collegate in serie e incapsulate in un modulo prima di poter servire come fonte di alimentazione utilizzabile. Il modulo fotovoltaico è quindi il più piccolo dispositivo solare indivisibile in grado di fornire da solo una corrente continua in uscita. Come più piccola unità effettiva di generazione di energia, è composto da nove componenti principali: celle solari, nastri di interconnessione, barre collettrici, vetro temperato, EVA, foglio posterioretelaio in lega di alluminio, sigillante e junction box.

Tra le quattro fasi della catena fotovoltaica, il segmento dei moduli è stato il primo a svilupparsi e maturare in Cina.

La produzione di moduli comporta principalmente due passaggi chiave: interconnessione delle celle e laminazione. L'interconnessione delle celle determina le prestazioni elettriche del modulo. Il numero standard di celle per un modulo fotovoltaico è di 60 o 72 celle, collegate da 10 o 12 nastri di rame che fungono da barre collettrici, con sei gruppi interconnessi per formare un modulo.

Un modulo fotovoltaico dovrebbe durare almeno 25 anni, quindi deve resistere allo stress ambientale e fornire un certo grado di resistenza meccanica. Dopo l'interconnessione delle celle, i materiali sono tipicamente disposti dal basso verso l'alto come vetro temperato, EVA, celle e pellicola posteriore, quindi sigillati insieme tramite laminazione. La pellicola posteriore e il vetro temperato incapsulano le celle e l'EVA all'interno, mentre il telaio in alluminio e il sigillante proteggono e sigillano i bordi.

Il flusso di lavoro complessivo di produzione dei moduli può essere suddiviso in: saldatura, stratificazione, laminazione, test EL, incorniciatura, installazione della scatola di giunzione, pulizia, test IV, ispezione finale e imballaggio. Tra questi, la saldatura e la laminazione hanno il contenuto tecnico e il valore più elevati.

Attrezzature utilizzate nella produzione di moduli

L'attrezzatura del modulo corrisponde direttamente a ciascuna fase del flusso di produzione. Le macchine principali includono taglio laser macchine, tabber stringers, attrezzature automatiche per la posa, laminatori e linee di produzione automatiche.

Esaminando le singole fasi: la fase di saldatura richiede macchine per il taglio laser, macchine per la saldatura delle barre collettrici e stringer per le linguette delle celle; la fase di layup utilizza macchine per il posizionamento dei template; la fase di laminazione richiede un laminatore; la fase di test EL richiede un tester EL; la fase di incorniciatura richiede macchine automatiche per il posizionamento della cornice e macchina per incorniciaturas; la fase della junction box richiede una macchina per la saldatura della junction box; la fase di pulizia richiede unità di rotazione dei moduli; la fase di test IV utilizza un tester della curva IV; l'ispezione finale richiede un'unità di ispezione con ribaltamento; e l'imballaggio richiede una linea di imballaggio.

Oltre alle singole macchine, i fornitori di attrezzature possono anche fornire linee di assemblaggio completamente automatizzate per moduli che coprono ogni fase, consentendo progetti chiavi in mano.

La qualità e il costo dei moduli fotovoltaici influenzano direttamente la qualità e il costo dell'intero sistema. Quindi, come funziona realmente il flusso di lavoro di produzione dei moduli?

Struttura del modulo

Struttura del modulo a mezza cella

Nei moduli a mezza cella, le celle vengono tagliate a metà in modo che la corrente operativa di ciascuna cella sia dimezzata. Ciò riduce significativamente le perdite elettriche sui nastri e migliora il rapporto cella-modulo (CTM) del modulo.

Gli spazi tra le celle in un modulo a mezza cella sono più ampi, aumentando leggermente la luce riflessa dal vetro sulle celle. Maggiore è la corrente della cella, maggiore è il beneficio ottenuto dalla tecnologia a mezza cella.

Flusso di lavoro di produzione dei moduli

Il processo di produzione dei moduli passa generalmente attraverso sette fasi: stringatura, posizionamento, laminazione, incorniciatura, installazione della scatola di giunzione, polimerizzazione e test, prima dell'imballaggio finale e della consegna al mercato. A differenza dei moduli a cella intera, i moduli a mezza cella implementano il taglio delle celle nella fase del modulo, aggiungendo un passaggio di taglio con una macchina per il taglio laser, dopo il quale i processi di stringatura e posizionamento vengono adattati. Sul lato delle celle, la tecnologia a mezza cella richiede di adattare il layout delle celle.

Stringatura

Utilizzando nastri (manualmente o automaticamente), il fronte e il retro di ciascuna cella vengono saldati insieme per formare una stringa di celle in serie.

Controlli chiave del processo: saldatura a freddo, sovrasaldatura, rottura delle celle e resistenza alla trazione della saldatura.

Il layout principale per i moduli a mezza cella adotta un design a due sezioni (come mostrato). Le metà superiore e inferiore sono collegate in parallelo e utilizzano diodi di bypass. Il punto di uscita cambia dalla parte superiore di un modulo a cella intera al centro, rendendolo adatto per l'installazione verticale.

Layup

Dopo che le stringhe di celle sono state collegate e hanno superato l'ispezione, le stringhe di celle, il vetro, l'EVA tagliato e il backsheet vengono disposti in un ordine specifico in preparazione per la laminazione. Durante la stratificazione, le posizioni relative delle stringhe di celle e dei materiali come il vetro vengono mantenute fisse, e la spaziatura tra le celle viene regolata per fornire una buona base per la laminazione. L'ordine di stratificazione dal basso verso l'alto è: vetro, EVA, celle, EVA, fibra di vetro e backsheet.

Laminazione

L'assemblaggio di celle stratificato viene posto nella laminatrice. L'aria all'interno del modulo viene rimossa tramite vuoto, quindi viene applicato calore per fondere l'EVA, incollando insieme celle, vetro e backsheet. Infine, il modulo viene raffreddato e rimosso. La laminazione è il passaggio critico nella produzione dei moduli, con temperatura e tempo di laminazione determinati dalle proprietà dell'EVA. Quando si utilizza EVA ordinario, il tempo di ciclo di laminazione è di circa 10-15 minuti, con una temperatura di polimerizzazione di 135-145 gradi Celsius.

Controlli chiave del processo: bolle, graffi, ammaccature, rigonfiamenti e rottura delle celle.

Vale la pena notare che prima della laminazione, sono richiesti un'ispezione visiva rigorosa e test EL per garantire le prestazioni e la sicurezza del modulo.

Ispezione visiva

L'ispezione EL

Incorniciatura

Il telaio protegge i bordi e gli angoli del vetro temperato del modulo e del modulo laminato, rendendo più facile l'installazione successiva.

Controlli chiave del processo: ammaccature, abrasioni, graffi, fori di montaggio mancanti, fuoriuscita di sigillante sul retro, bolle e mancanza di sigillante.

Installazione della scatola di giunzione

La scatola di giunzione collega e protegge il modulo fotovoltaico mentre conduce la corrente generata dal modulo all'utente.

Controlli chiave del processo: bolle e fuoriuscita di sigillante.

Polimerizzazione

Il sigillante iniettato durante i passaggi precedenti di incorniciatura e installazione della scatola di giunzione viene polimerizzato per rafforzare la tenuta e proteggere il modulo da ambienti esterni difficili in seguito.

Controlli chiave del processo: tempo di polimerizzazione, temperatura e umidità.

Test

I parametri delle prestazioni elettriche vengono misurati per determinare il grado del modulo. Sono inclusi tre test principali: il test di tenuta alla tensione di isolamento, che verifica la sicurezza tra il telaio e le parti interne sotto tensione (celle, nastri, ecc.) sotto alta tensione; il test di continuità di terra, che misura la resistenza tra il telaio e la terra per confermare se la messa a terra del telaio è corretta; e il test IV, che misura i parametri delle prestazioni elettriche per determinare il grado del modulo.

Flusso di produzione di un singolo modulo fotovoltaico

• Un robot industriale posiziona celle fotovoltaiche singole delle dimensioni di un libro sulla linea di produzione.

• Le celle fotovoltaiche disposte vengono incollate e saldate, con una fila di 12 celle saldate e tagliate. Prima della meccanizzazione, questo lavoro richiedeva circa quattro o cinque persone che lavoravano contemporaneamente.

• Le celle fotovoltaiche saldate vengono sottoposte a controllo di qualità. Quelle senza problemi di qualità vengono inviate direttamente alla fase successiva per la disposizione e l'organizzazione.

• Le celle fotovoltaiche sono disposte in sei file di 12 celle ciascuna per gruppo.

• Vengono eseguiti riscaldamento, incollaggio e applicazione del film.

• Il primo strato è vetro, il secondo è EVA, al centro ci sono le celle fotovoltaiche, il quarto è ancora EVA, e il quinto è il backsheet, utilizzato per impermeabilizzazione e resistenza alla corrosione.

• Un gruppo di moduli fotovoltaici monocristallini ha cinque strati. La laminazione fonde questi cinque strati in uno solo.

• Dopo la laminazione e quattro ore di polimerizzazione a freddo, viene eseguita la rimozione manuale della polvere e vengono ispezionati i bordi e gli angoli.

• Il modulo fotovoltaico finito viene sottoposto a un test funzionale con luce solare simulata.

• Vengono eseguiti l'ispezione finale e l'imballaggio.

Il Punto di Vista di Ooitech

Ooitech crede: la produzione di moduli fotovoltaici si riduce alla precisa stringatura delle celle e alla laminazione affidabile, con la tecnologia a mezza cella e i test EL rigorosi come chiavi per una maggiore efficienza e affidabilità a lungo termine.