Fotovoltaik Modüllerin Üretim Süreci ve Teknolojisi

Fotovoltaik Modüllere Giriş

Fotovoltaik endüstri zinciri dört aşamaya ayrılır: polisilikon, gofret, güneş hücresi ve modül. PV modülü, zincirin alt ucunda, güneş hücresi ile komple PV sistemi arasında yer alır.

Tek bir güneş hücresi yalnızca sınırlı miktarda elektrik üretir. Hücreler seri olarak bağlanmalı ve kullanılabilir bir güç kaynağı olarak hizmet vermeden önce bir modül halinde kapsüllenmelidir. Bu nedenle PV modülü, kendi başına doğru akım çıkışı sağlayabilen en küçük bölünemez güneş cihazıdır. En küçük etkili güç üreten birim olarak dokuz temel bileşenden oluşur: güneş hücreleri, ara bağlantı şeritleri, bara şeritleri, temperli cam, EVA, arka tabaka, alüminyum alaşımlı çerçeve, sızdırmazlık malzemesi ve bağlantı kutusu.

PV zincirinin dört aşaması arasında modül segmenti, Çin'de en erken gelişen ve olgunlaşan segmenttir.

Modül üretimi temel olarak iki ana adımı içerir: hücre ara bağlantısı ve laminasyon. Hücre ara bağlantısı, modülün elektriksel performansını belirler. Bir PV modülü için standart hücre sayısı 60 veya 72 hücredir ve bara görevi gören 10 veya 12 bakır şeritle bağlanır, altı grup birbirine bağlanarak bir modül oluşturur.

Bir PV modülünün en az 25 yıl dayanması beklenir, bu nedenle çevresel strese dayanmalı ve belirli bir mekanik mukavemet sağlamalıdır. Hücre ara bağlantısından sonra malzemeler tipik olarak alttan üste temperli cam, EVA, hücreler ve arka tabaka olarak düzenlenir ve ardından laminasyon yoluyla sızdırmaz hale getirilir. Arka tabaka ve temperli cam, hücreleri ve EVA'yı içeride kapsüllerken, alüminyum çerçeve ve sızdırmazlık malzemesi kenarları korur ve sızdırmaz hale getirir.

Genel modül üretim iş akışı şu şekilde ayrılabilir: lehimleme, yerleştirme, laminasyon, EL testi, çerçeveleme, bağlantı kutusu montajı, temizlik, IV testi, son muayene ve paketleme. Bunlar arasında lehimleme ve laminasyon en yüksek teknik içeriğe ve değere sahiptir.

Modül Üretiminde Kullanılan Ekipmanlar

Modül ekipmanları, üretim iş akışının her aşamasına doğrudan karşılık gelir. Ana makineler arasında lazer kesim makineleri, bantlama makineleri, otomatik yerleştirme ekipmanları, laminatörler ve otomatik üretim hatları bulunur.

Bireysel aşamalara bakıldığında: lehimleme aşaması lazer kesim makineleri, bara kaynak makineleri ve hücre bantlama makineleri gerektirir; yerleştirme aşaması şablon yerleştirme makineleri kullanır; laminasyon aşaması bir laminatör gerektirir; EL test aşaması bir EL test cihazı gerektirir; çerçeveleme aşaması otomatik çerçeve yerleştirme ve çerçeveleme makineleri gerektirir; junction box aşaması bir junction box lehimleme makinesi gerektirir; temizlik aşaması modül döndürme üniteleri gerektirir; IV test aşaması bir IV eğrisi test cihazı; son muayene bir döndürme muayene ünitesi gerektirir; ve paketleme bir paketleme hattı gerektirir.

Bireysel makinelerin ötesinde, ekipman tedarikçileri her aşamayı kapsayan ve anahtar teslim projeleri mümkün kılan tam otomatik modül montaj hatları da sağlayabilir.

Güneş hücresi modüllerinin kalitesi ve maliyeti, tüm sistemin kalitesini ve maliyetini doğrudan etkiler. Peki modül üretim iş akışı aslında nasıl görünüyor?

Modül Yapısı

Yarım Hücre Modül Yapısı

Yarım hücre modüllerinde, hücreler ikiye kesilir, böylece her hücrenin çalışma akımı yarıya düşer. Bu, bantlardaki elektrik kayıplarını önemli ölçüde azaltır ve modülün hücreden modüle (CTM) oranını iyileştirir.

Yarım hücre modülündeki hücreler arasındaki boşluklar daha büyüktür, bu da camdan hücrelere geri yansıyan ışığı biraz artırır. Hücre akımı ne kadar yüksekse, yarım hücre teknolojisinden elde edilen fayda o kadar büyük olur.

Modül Üretim İş Akışı

Modül üretim süreci genellikle yedi aşamadan geçer: bantlama, yerleştirme, laminasyon, çerçeveleme, junction box montajı, kürleme ve test, ardından son paketleme ve pazara teslimat. Tam hücre modüllerinden farklı olarak, yarım hücre modülleri modül aşamasında hücre kesimi uygular ve bir lazer kesim makinesi ile bir kesme adımı ekler, ardından bantlama ve yerleştirme süreçleri ayarlanır. Hücre tarafında, yarım hücre teknolojisi hücre düzeninin ayarlanmasını gerektirir.

Bantlama

Bantlar kullanılarak (manuel veya otomatik olarak), her hücrenin önü ve arkası birbirine lehimlenerek seri bağlı bir hücre dizisi oluşturulur.

Anahtar proses kontrolleri: soğuk lehimleme, aşırı lehimleme, hücre çatlaması ve lehim çekme mukavemeti.

Yarım hücreli modüller için ana düzen, iki bölümlü bir tasarım benimser (gösterildiği gibi). Üst ve alt yarılar paralel olarak bağlanır ve baypas diyotları kullanır. Çıkış noktası, tam hücreli bir modülün tepesinden ortasına değişir, bu da dikey kurulum için uygun hale getirir.

Layup

Hücre dizileri bağlanıp denetimden geçtikten sonra, hücre dizileri, cam, kesilmiş EVA ve arka tabaka, laminasyona hazırlık için belirli bir sırayla yerleştirilir. Yerleştirme sırasında, hücre dizilerinin ve cam gibi malzemelerin göreceli konumları sabit tutulur ve hücreler arasındaki boşluk, laminasyon için iyi bir temel sağlamak üzere ayarlanır. Alttan üste yerleştirme sırası: cam, EVA, hücreler, EVA, cam elyafı ve arka tabakadır.

Laminasyon

Yerleştirilmiş hücre düzeneği laminatöre yerleştirilir. Modülün içindeki hava vakumla alınır, ardından EVA'yı eritmek için ısı uygulanır ve hücreler, cam ve arka tabaka birbirine yapıştırılır. Son olarak modül soğutulur ve çıkarılır. Laminasyon, modül üretiminde kritik adımdır; laminasyon sıcaklığı ve süresi EVA'nın özelliklerine göre belirlenir. Sıradan EVA kullanıldığında, laminasyon çevrim süresi yaklaşık 10 ila 15 dakikadır ve kürleme sıcaklığı 135 ila 145 santigrat derecedir.

Anahtar proses kontrolleri: kabarcıklar, çizikler, göçükler, şişkinlikler ve hücre çatlaması.

Laminasyondan önce, modül performansını ve güvenliğini sağlamak için sıkı görünüm denetimi ve EL testi gerektiğini belirtmekte fayda var.

Görünüm denetimi

EL muayenesi

Çerçeveleme

Çerçeve, modülün temperli camının ve lamine modülün kenarlarını ve köşelerini korur, sonraki montajı kolaylaştırır.

Anahtar proses kontrolleri: göçükler, aşınmalar, çizikler, eksik montaj delikleri, arkada dolgu taşması, kabarcıklar ve dolgu eksikliği.

Junction Box Montajı

Junction box, PV modülünü bağlar ve korurken modül tarafından üretilen akımı kullanıcıya iletir.

Anahtar proses kontrolleri: kabarcıklar ve dolgu taşması.

Kürleme

Önceki çerçeveleme ve junction box montaj adımlarında enjekte edilen dolgu, kürlenerek sızdırmazlığı güçlendirir ve modülü sonrasında sert dış ortamlardan korur.

Anahtar proses kontrolleri: kürleme süresi, sıcaklık ve nem.

Test

Modülün sınıfını belirlemek için elektriksel performans parametreleri ölçülür. Üç ana test dahildir: yalıtım dayanımı voltaj testi, yüksek voltaj altında çerçeve ile dahili canlı parçalar (hücreler, bantlar vb.) arasındaki güvenliği kontrol eder; topraklama sürekliliği testi, çerçeve ile toprak arasındaki direnci ölçerek çerçeve topraklamasının sağlam olup olmadığını doğrular; ve IV testi, modül sınıfını belirlemek için elektriksel performans parametrelerini ölçer.

Tek Bir PV Modülünün Üretim Akışı

• Bir endüstriyel robot, kitap boyutundaki tek PV hücrelerini üretim hattına yerleştirir.

• Düzenlenen PV hücreleri birleştirilir ve lehimlenir, 12 hücrelik bir sıra lehimlenir ve kesilir. Mekanizasyondan önce bu iş yaklaşık dört veya beş kişinin aynı anda çalışmasını gerektiriyordu.

• Lehimlenen PV hücreleri kalite denetiminden geçer. Kalite sorunu olmayanlar doğrudan bir sonraki aşamaya düzenleme ve organize etme için gönderilir.

• PV hücreleri, grup başına 12 hücreden oluşan altı sıra halinde düzenlenir.

• Isıtma, yapıştırma ve film uygulaması yapılır.

• Birinci katman cam, ikinci katman EVA, ortada PV hücreleri, dördüncü katman yine EVA ve beşinci katman su geçirmezlik ve korozyon direnci için kullanılan arka tabakadır.

• Bir monokristal PV modül grubu beş katmandan oluşur. Laminasyon bu beş katmanı tek bir katmanda birleştirir.

• Laminasyon ve dört saatlik soğuk kürlemeden sonra manuel toz alma yapılır ve kenar ile köşeler kontrol edilir.

• Bitmiş PV modülü simüle edilmiş güneş ışığı fonksiyon testine tabi tutulur.

• Son muayene ve paketleme yapılır.

Ooitech'in Görüşü

Ooitech şuna inanır: fotovoltaik modül üretimi, hassas hücre dizilimi ve güvenilir laminasyona dayanır; yarım hücre teknolojisi ve sıkı EL testi, daha yüksek verimlilik ve uzun vadeli güvenilirliğin anahtarıdır.