PV Temelleri: Güneş Hücresi Tabber Stringer Makinesi

Fotovoltaik modül üretim sürecinde, güneş hücresi tabber stringer makinesi güneş hücreleri arasında elektrik bağlantıları kurmak için temel ekipmanlardan biridir. Ana işlevi, tek tek güneş hücrelerini ara bağlantı bantlarıyla lehimlemek ve bunları seri olarak bağlayarak tasarlanmış voltaj çıkışına sahip bir hücre stringi oluşturmaktır.

Stabil bir stringleme süreci, modül gücünü, görünüm kalitesini, EL performansını ve uzun vadeli güvenilirliği doğrudan etkiler. Modern PV modül fabrikaları, özellikle MBB, yarım hücre, PERC, TOPCon, HJT veya diğer gelişmiş modülleri üretenler için tabber stringerin doğruluğu ve tutarlılığı çok önemlidir.

Güneş Hücresi Tabber Stringer Makinelerinin Sınıflandırılması

Otomasyon seviyesi ve lehimleme sürecine göre tabber stringer makineleri genellikle üç tipe ayrılabilir.

Manuel Tabber Stringer

Manuel tabber stringer, operatörlerin güneş hücrelerini ve bantları elle yerleştirmesini gerektirir. Lehimleme işlemi de elle veya çok basit yardımcı araçlarla tamamlanır.

Ana özellikler:

• Daha düşük ekipman yatırım maliyeti

• Küçük parti üretim, pilot hatlar, laboratuvar testleri veya eğitim amaçları için uygundur

• Düşük üretim verimliliği

• Daha düşük konumlandırma doğruluğu

• Hücre kırılması ve lehimleme tutarsızlığı riski daha yüksektir

Manuel telleme, günümüzde büyük ölçekli PV modül fabrikalarında nadiren kullanılır, ancak Ar-Ge ortamlarında veya çok küçük üretim kurulumlarında hala görülebilir.

Yarı Otomatik Tabber Stringer

Yarı otomatik bir tabber stringer, hücre besleme veya şerit lehimleme sürecinin bir kısmını otomatikleştirirken, telleme, ara bağlantı veya yükleme ve boşaltma gibi bazı adımlar hala manuel yardım gerektirir.

Ana özellikler:

• Orta düzey üretim verimliliği

• Küçük ve orta ölçekli üretim hatları için uygundur

• Tam otomatik ekipmana kıyasla daha düşük yatırım

• Operatör becerisine daha yüksek bağımlılık

• Tam otomatik makinelere göre lehim kalitesinde daha fazla değişkenlik

Yarı otomatik ekipman, manuel üretimden otomatik PV modül üretimine geçiş yapan üreticiler için bir geçiş çözümü olabilir.

Tam Otomatik Tabber Stringer

Tam otomatik bir tabber stringer, hücre yükleme, hücre konumlandırma, şerit besleme, lehimleme, string transferi ve bir sonraki üretim süreciyle bağlantı dahil olmak üzere tüm süreci otomatik olarak tamamlar.

Ana özellikler:

• Yüksek konumlandırma hassasiyeti, makine yapılandırmasına bağlı olarak genellikle ±0,1 mm civarında

• Yüksek üretim kapasitesi, ana akım yüksek hızlı makinelerde genellikle saatte yaklaşık 6.800 ila 8.000 hücre

• Kararlı lehim kalitesi

• Sürekli üretim hatları için uygundur

• MBB, yarım hücre ve yüksek verimli hücre formatları gibi modern PV modül teknolojileriyle daha iyi uyumluluk

Ana akım fotovoltaik modül üreticileri için tam otomatik tabber stringerler, daha yüksek kapasite, daha iyi süreç kontrolü ve daha düşük işgücü bağımlılığı sağladıkları için standart seçim haline gelmiştir.

Çalışma Prensibi ve Temel Süreç

Bir tabber stringerin çalışma prensibi, hassas hücre konumlandırma, kararlı şerit besleme, kontrollü lehimleme sıcaklığı ve sürekli string oluşumuna dayanır. Farklı makine markaları farklı mekanik düzenler kullanabilse de, temel süreç benzerdir.

Hücre Yükleme ve Transfer

Güneş hücreleri önce hücre kasetinden ayrılır. Birçok makinede, hücreleri nazikçe ayırmak ve ince plakalar arasındaki yapışmayı azaltmak için bir hava bıçağı kullanılır. Ardından emme nozulları, kayışlar veya robotik taşıma sistemleri hücreleri alır ve sırayla lehimleme istasyonuna gönderir.

Bu adım pürüzsüz ve düşük gerilimli olmalıdır, çünkü modern güneş hücreleri giderek incelmektedir ve taşıma kuvveti iyi kontrol edilmezse mikro çatlaklar oluşabilir.

Görüntü Konumlandırma Sistemi

Görüntü konumlandırma sistemi normalde güneş hücresindeki Mark noktalarını veya referans özelliklerini yakalamak için endüstriyel CCD veya CMOS kameralar kullanır. Görüntü işlemeden sonra sistem, hücre konumunu ve açı sapmasını hesaplar.

Hareket kontrol sistemi daha sonra mekanik kolu veya konumlandırma platformunu, lehimlemeden önce hücreyi doğru konuma getirmek için yönlendirir. Bu, bant kayması, zayıf hizalama ve gizli lehimleme kusurlarını önlemek için önemlidir.

Bant Lehimleme Süreci

Bant lehimleme süreci genellikle ön ısıtma ve lehimlemeyi içerir.

Ön ısıtma:

Lehimleme fikstürü veya lehimleme alanı, bir ısıtma bölgesi (örneğin bir sıcak plaka veya ısıtma lambası kutusu) aracılığıyla önceden ısıtılır. Birçok işlemde, ana lehimleme aşamasından önce sıcaklık 110°C'nin üzerine çıkarılır. Ön ısıtma, termal şoku azaltmaya ve lehim ıslanmasını iyileştirmeye yardımcı olur.

Lehimleme:

Makine, flux işlemli bandı güneş hücresinin busbar veya ızgara hattına yerleştirir. Kontrollü basınç ve ısıtma sıcaklığı altında, banttaki lehim tabakası erir ve güneş hücresinin gümüş elektrodu ile sıkı bir bağ oluşturur.

İyi lehimleme, güçlü yapışma, düşük seri direnç, düzgün bant hizalaması ve hücre üzerinde minimum termal veya mekanik stres sağlamalıdır.

Hücre Dizisi Oluşturma

Lehimlemeden sonra hücreler, modül tasarımına bağlı olarak önceden belirlenmiş bir uzunlukta (örneğin dizi başına 10 hücre, dizi başına 12 hücre veya diğer konfigürasyonlar) bir hücre dizisi oluşturmak için birer birer bağlanır.

Bitmiş hücre dizisi daha sonra bir sonraki işleme (örneğin yerleştirme, bara bağlama, inceleme veya laminasyon hazırlığı) aktarılır.

Tabber Stringer Makinelerinde Temel Teknolojiler

Yüksek Hassasiyetli Konumlandırma

Yüksek hassasiyetli konumlandırma, hem görüş sistemine hem de hareket kontrol algoritmasına bağlıdır. CCD veya CMOS kameralar hücrenin konumunu yakalarken, PID kontrol gibi kontrol algoritmaları makinenin hareketi hızlı ve doğru bir şekilde düzeltmesine yardımcı olur.

Yüksek kaliteli üretim için, hücre ve bant arasındaki hizalama hatası genellikle 0,2 mm içinde kontrol edilmelidir. Sapma çok büyükse, yaygın sorunlar arasında kayma lehimleme, kötü görünüm, artan seri direnç ve hatta gizli güvenilirlik riskleri bulunabilir.

Lehimleme Sıcaklık Kontrolü

Sıcaklık kontrolü, string lehimlemede en önemli faktörlerden biridir. Lehimleme sıcaklığı sabit olmalı ve genellikle proses reçetesine bağlı olarak ±5°C gibi dar bir aralıkta kontrol edilmelidir.

Yaygın ısıtma yöntemleri şunlardır:

• Kızılötesi ısıtma: Hızlı sıcaklık artışı, özellikle 0,15 mm veya daha altı kalınlıktaki ince bantlar için uygundur

• Sıcak plaka ısıtma: Daha iyi sıcaklık homojenliği, yüksek güvenilirlikli lehimleme ve kararlı seri üretim için uygundur

Sıcaklık çok düşükse, lehim tamamen erimeyebilir ve zayıf lehim bağlantılarına veya soğuk lehimlemeye neden olabilir. Sıcaklık çok yüksekse, hücreye zarar verebilir, termal stresi artırabilir veya uzun vadeli modül güvenilirliğini etkileyebilir.

Düşük Hasar Lehimleme

Modern güneş hücreleri, eski nesil hücrelerden daha ince ve daha kırılgandır. 130 μm altı kalınlıktaki ince hücreler için mekanik basınç ve termal stres dikkatlice kontrol edilmelidir.

Birçok makine, yaylı pres kafaları gibi yumuşak temaslı lehimleme sistemleri kullanır. Basınç genellikle hücre tipine, bant tipine ve lehimleme yöntemine bağlı olarak yaklaşık 5 ila 15 N aralığında kontrol edilir.

Amaç, güvenilir lehimleme için yeterli teması sağlarken çatlaklar, gizli kırıklar, kenar yongalanması veya aşırı hücre eğilmesini önlemektir.

PV Modül Üretiminde Pratik Uygulamalar

Tabber stringer, PV modül üretiminin ön uç elektriksel bağlantı aşamasında kullanılır. Performansı, sonraki birkaç prosesi ve nihai modül kalitesini etkiler.

Tipik uygulamalar şunlardır:

• Standart kristal silikon modül üretimi

• Yarım hücre modül üretimi

• MBB ve SMBB modül üretimi

• PERC, TOPCon, HJT ve diğer yüksek verimli hücre modül hatları

• Yeni modül yapıları için pilot üretim hatları

• Yarı otomatikten tam otomatik üretime fabrika otomasyonu yükseltmeleri

Tam bir PV modül üretim hattında, tabber stringer, hücre kesme, yerleştirme, bussing, EL testi, laminasyon, çerçeveleme, junction box montajı, IV testi ve son muayene sistemleriyle birlikte çalışmalıdır. Stringer aşamasındaki kapasite veya proses kararlılığındaki uyumsuzluk, tüm fabrika için kolayca darboğaz haline gelebilir.

Ooitech'in Görüşü

Farklı PV modül üretim düzenleriyle çalışan bir ekipman tedarikçisi olarak Ooitech, tabber stringer'ı yalnızca bir lehimleme makinesi olarak değil, bir modül hattının istikrarlı verim ve öngörülebilir çıktı ile çalışıp çalışamayacağını belirleyen önemli bir proses kontrol noktası olarak görür. MBB, TOPCon veya daha ince hücre üretimine yükseltme yapan fabrikalar için, yalnızca nominal kapasiteye değil, aynı zamanda şerit kontrolüne, hücre taşıma stresine, sıcaklık homojenliğine ve aşağı akış yerleştirme ve bussing prosesleriyle uyumluluğa da dikkat edilmelidir. İyi bir stringer çözümü, tam modül hattı tasarımıyla birlikte seçilmelidir, aksi takdirde yüksek hızlı bir stringer yine de gerçek üretim verimliliği sağlayamayabilir.