Güneş Panelleri Yapmak İçin Hangi Makineler Kullanılır?

Bir güneş paneli fabrikasına girdiğinizde, hammaddeleri bitmiş panellere dönüştüren dev bir makine görmezsiniz. Aslında gördüğünüz, her biri işin belirli bir kısmını yapan birbirine bağlı bir üretim hattıdır: hücreleri kesmek, bunları stringlere lehimlemek, stringleri düzenlemek, modülü laminatlamak, çerçeveyi takmak ve son olarak bitmiş paneli test etmek.

Kulağa kağıt üzerinde oldukça basit geliyor. Gerçek üretimde, her süreç bir sonrakini etkiler. Layup sırasında küçük bir konumlandırma hatası, laminasyondan sonra bir kabarcık veya hizalama kusuru haline gelebilir. Zayıf bir lehim bağlantısı insan gözüne iyi görünebilir ancak EL incelemesi sırasında karanlık bir alan olarak ortaya çıkabilir.

Bu nedenle iyi bir güneş paneli üretim hattı, rastgele bir makine koleksiyonu olarak değil, dengeli bir sistem olarak çalışmalıdır.

Ekipmanlara bakmadan önce önemli bir ayrım var.

Bu makale bir güneş modülü üretim hattıhakkındadır — bitmiş güneş hücrelerini satın alan ve bunları güneş panellerine monte eden bir fabrika. Güneş hücrelerini silikon gofretlerden üretmek, ıslak kimyasal ekipman, difüzyon fırınları, PECVD veya ALD sistemleri, serigrafi yazıcıları, pişirme fırınları ve diğer özel makineleri içeren farklı bir süreçtir.

Peki, bitmiş bir güneş paneli yapmak için hangi makineler kullanılır?

1. Güneş Hücresi Test ve Sınıflandırma Makinesi

Aynı üretim partisinden gelen güneş hücreleri her zaman elektriksel olarak aynı değildir. Akım, voltaj ve maksimum güçleri biraz farklılık gösterebilir. Önemli ölçüde farklı elektriksel özelliklere sahip hücreler aynı stringe bağlanırsa, en düşük performanslı hücre tüm stringin çıkışını sınırlayabilir.

Bir güneş hücresi test cihazı şu parametreleri ölçer:

• Açık devre voltajı

• Kısa devre akımı

• Maksimum güç

• Hücre verimliliği

• I-V eğrisi özellikleri

Sınıflandırma sistemi daha sonra benzer performansa sahip hücreleri gruplar.

Bazı üretim hatları, hücreler tellenme sürecine girmeden önce kenar çiplerini, gizli çatlakları, kirlenmeyi ve elektriksel olarak aktif olmayan alanları tespit etmek için otomatik optik inceleme veya hücre seviyesinde EL incelemesi de kullanır.

Küçük bir adım gibi görünebilir, ancak doğru sınıflandırma elektriksel uyumsuzluğu azaltmaya ve bitmiş modüllerin tutarlılığını iyileştirmeye yardımcı olur.

2. Güneş Hücresi Lazer Kesim Makinesi

Çoğu modern güneş modülü yarım kesim hücreler kullanır. Shingled ve diğer özel modül tasarımları daha küçük hücre bölümleri kullanabilir. Bu durumlarda, tam boyutlu güneş hücreleri tellenmeden önce bölünmelidir.

Bir güneş hücresi lazer kesim makinesi, hücreleri yüksek hassasiyetle çizer ve ayırır. Modül tasarımına bağlı olarak hücreleri yarıya, üçte bire veya daha küçük parçalara kesebilir.

İki yaygın kesim yöntemi kullanılır:

• Geleneksel lazer çizme ve ardından mekanik kırma

• Mekanik ve termal stresi azaltmak için tasarlanmış tahribatsız lazer kesim

Hücreler inceldikçe ve büyüdükçe tahribatsız kesim daha önemli hale geliyor. Kesim sırasında oluşan mikro çatlaklar, tellenme, laminasyon, nakliye veya uzun süreli dış mekan çalışması sırasında genişleyebilir.

Bir fabrika yalnızca tam hücreli modüller üretiyorsa, lazer kesim makinesi gerekli olmayabilir. Ancak yarım hücreli ve shingled modül üretimi için hattın temel bir parçasıdır.

3. Tabber Stringer Makinesi

Tabber stringer genellikle bir güneş paneli üretim hattının kalbi olarak kabul edilir.

Ana görevi, tek tek hücrelere fotovoltaik bant lehimlemek ve hücreleri seri olarak bağlayarak hücre dizileri oluşturmaktır. Modern makineler genellikle hem tabbing hem de stringing işlemlerini tek bir otomatik süreçte birleştirir.

Bir tabber stringer normalde şunları yönetir:

• Hücre yükleme ve ayırma

• Hücre konumlandırma

• Bant besleme

• Flux uygulama

• Lehimleme

• Dizi hizalama

• Dizi kesme ve boşaltma

• Görüntü denetimi

Doğru dizileme yöntemi hücre teknolojisine bağlıdır.

PERC ve TOPCon hücreler genellikle geleneksel çok bara dizicilerle işlenebilir. HJT hücreler, ısıya daha duyarlı oldukları için daha düşük sıcaklıkta lehimleme gerektirebilir. BC, IBC, ABC ve HPBC hücreler, pozitif ve negatif kontakları arka tarafta olduğu için özel arka kontak kaynak ekipmanı gerektirir.

Bu nedenle dizici seçimi, yalnızca reklamı yapılan saat başına hücre sayısına değil, hücre boyutu, bara tasarımı, bant tipi, lehimleme sıcaklığı ve modül yapısına göre yapılmalıdır.

4. Hat İçi Dizi EL Denetimi

Dizi EL denetimi genellikle tabber diziciye entegre edilmiş isteğe bağlı bir fonksiyondur, tamamen ayrı bir makine değildir.

Pratikte çoğu üretici, özellikle TOPCon, HJT veya BC hücrelerle modül üretirken bu seçeneği tercih eder. Bu hücre teknolojilerinde zayıf lehim bağlantıları, gizli çatlaklar ve elektriksel olarak aktif olmayan alanlar sıradan görsel denetimle tespit edilmesi zor olabilir.

Hat içi EL denetimi, lehimlemeden hemen sonra diziyi kontrol eder. Bağlı hücrelere bir akım uygulanır ve kızılötesine duyarlı bir kamera elektrolüminesans görüntüsünü yakalar. Çatlaklar, bağlantısız alanlar ve zayıf elektrik bağlantıları anormal karanlık bölgeler olarak görünür.

Bu, kusurlu dizilerin, onarım veya değiştirmenin hala nispeten kolay olduğu lay-up ve laminasyon öncesinde çıkarılmasını sağlar.

Çevrimdışı bir dizi EL test cihazı, numune alma, yeniden denetim veya laboratuvar analizi için hala kullanılabilir, ancak dizici zaten hat içi EL denetimi içeriyorsa ayrı bir üretim istasyonu olarak normalde gerekli değildir.

5. Güneş Camı Yükleme ve Denetim Ekipmanı

Modern modül fabrikalarına tedarik edilen solar cam, normalde cam üreticisi tarafından yıkanır ve hazırlanır. Bu nedenle, standart bir güneş paneli üretim hattında genellikle özel bir cam yıkama makinesi gerekmez.

Otomatik bir cam yükleyici, hazırlanan camı konveyöre yerleştirir. EVA veya POE serilmeden önce cam şunlar için kontrol edilir:

• Toz ve yüzey kirliliği

• Çizikler

• Kenar hasarı

• Cam kırıkları

• Kaplama kusurları

• Yanlış boyutlar

Ön cam, modül istifinin tabanını oluşturur, bu nedenle konumu sonraki malzeme yerleştirme ve hücre dizme işlemleri sırasında sabit kalmalıdır.

6. EVA, POE ve Arka Tabaka Kesme ve Yerleştirme Makineleri

Dizme öncesinde, kapsülleyici ve arka katman malzemeleri doğru modül boyutlarına kesilmelidir.

Otomatik bir kesme ve yerleştirme makinesi şu malzemeleri hazırlayabilir:

• EVA film

• POE film

• TPT veya diğer arka tabakalar

• Yalıtım şeritleri

• Bara izolasyon malzemeleri

Kesimden sonra makine, kapsülleyiciyi otomatik olarak camın üzerine yerleştirir.

Cam-cam modüllerde, polimer arka tabaka ikinci bir cam parçası ile değiştirilir. Hat düzeni, laminatör ve taşıma ekipmanı bu nedenle ek ağırlık ve farklı modül yapısı için tasarlanmalıdır.

Küçük fabrikalar EVA ve arka tabaka malzemelerini manuel olarak kesebilir. Otomatik kesme ve yerleştirme, üretim kapasitesi arttıkça daha değerli hale gelir çünkü boyutsal tutarlılığı iyileştirir ve malzeme israfını azaltır.

7. Otomatik Dizme Makinesi

Otomatik dizme makinesi, tamamlanmış hücre stringlerini alır ve bunları cam ve kapsülleyici üzerine yerleştirir.

Bu hassas bir işlemdir. String aralığı, hücre hizalaması ve hücreler ile cam kenarları arasındaki mesafe belirtilen toleranslar içinde kalmalıdır.

Kötü hizalama, bitmiş bir panelde fark edilmesi kolaydır, ancak görünüm tek endişe değildir. Yanlış string pozisyonları ayrıca kapsülleme, kenar sızdırmazlığı ve uzun vadeli modül güvenilirliğini etkileyebilir.

Otomatik bir dizme makinesi normalde şunları kullanır:

• Endüstriyel robotlar veya portal sistemler

• Vakum tutucular

• Görüntüleme kameraları

• Otomatik pozisyon düzeltme

• String aralığı kontrolleri

• Cam pozisyon tespiti

Bazı üretim hatları ayrı bir yerleştirme makinesi kullanır. Diğerleri string yerleştirme, yerleştirme ve bara bağlantısını tek bir entegre ünitede birleştirir.

8. Bara Bağlantı Makinesi

Stringler konumlandırıldıktan sonra, bara şeridi ile elektriksel olarak bağlanmalıdır.

Otomatik bir bara bağlantı makinesi, modülün elektrik tasarımına göre string terminallerini kaynak yapar veya lehimler. Ayrıca bara şeritlerini otomatik olarak bükebilir, kesebilir ve konumlandırabilir.

Yarım hücreli modüller, üst ve alt hücre bölümleri genellikle paralel bağlandığından özel dikkat gerektirir. Çıkış noktası normalde panelin üst kısmı yerine ortasına yakın bir yerde bulunur.

Bara bağlantı süreci şunları kontrol etmelidir:

• Bara pozisyonu

• Kaynak veya lehim sıcaklığı

• Bağlantı mukavemeti

• Şerit şekli

• String aralığı

• Çıkış şeridi pozisyonu

Zayıf bir bara bağlantısı güç kaybına, aşırı lokal ısınmaya veya tam devre arızasına neden olabilir.

Küçük bir yarı otomatik hatta, bara bağlantısı lehim aletleri ve konumlandırma şablonları ile manuel olarak tamamlanabilir. Daha yüksek kapasiteli fabrikalar, daha iyi tutarlılık ve verim için genellikle otomatik bara bağlantı makineleri kullanır.

9. Laminasyon Öncesi EL Testi ve Görsel İnceleme

Laminasyondan önce, monte edilen modül görsel inceleme ve EL testinden geçmelidir.

Bu, birçok üretim kusurunu onarmak için son pratik fırsattır. Operatörler veya otomatik inceleme sistemleri aşağıdaki gibi sorunları kontrol eder:

• Çatlak hücreler

• Hizalanmamış stringler

• Eksik şeritler

• Kötü bara bağlantıları

• Yanlış çıkış pozisyonları

• Modül içinde kirlenme

• Kırışık veya yerinden oynamış kapsülleyici

• Yanlış arka tabaka yerleşimi

Ön lamine EL test cihazı, tam hücre devresinin kalıcı olarak kapatılmadan önce elektriksel durumunu kontrol eder.

Laminasyon etkili bir şekilde geri döndürülemez. Laminasyondan sonra bir kusur bulunursa, onarım maliyeti çok daha yüksektir ve çoğu durumda tüm modül hurdaya çıkarılmalıdır.

10. Güneş Paneli Laminatörü

Laminatör, cam, kapsülleyici, güneş hücreleri ve arka tabakayı—veya arka camı—tek bir dayanıklı yapıya kapatır.

Laminatörün içinde vakum, modül yığınından sıkışmış havayı uzaklaştırır. Isı ve basınç daha sonra EVA veya POE'yi kürleyerek tüm katmanları birbirine bağlar.

Laminasyon reçetesi şunlara bağlıdır:

• Kapsülleyici türü

• Modül boyutu

• Cam kalınlığı

• Cam-arka tabaka veya cam-cam yapısı

• Hücre teknolojisi

• Malzeme tedarikçisi gereksinimleri

Tipik bir laminasyon döngüsü yaklaşık 10 ila 20 dakika sürebilir, ancak gerçek süre malzemelere ve ekipmana göre değişir.

Laminatör genellikle üretim hattındaki en yavaş ana işlemdir. Bu nedenle bir fabrikanın paralel olarak çalışan birkaç laminatöre ihtiyacı olabilir.

Bu, üretim kapasitesi hesaplanırken önemli bir noktadır. Laminasyon bölümü panelleri aynı hızda işleyemiyorsa, daha hızlı serim makineleri kurmak nihai modül çıktısını artırmaz.

Laminasyon kalitesi, yapışma, elektrik yalıtımı, nem direnci ve modülün beklenen hizmet ömrünü doğrudan etkiler.

11. Kesme ve Laminasyon Sonrası Muayene Ekipmanı

Laminasyondan sonra, modül kenarlarında fazla EVA, POE veya arka tabaka kalır. Bu malzeme çerçevelemeden önce çıkarılmalıdır.

Küçük bir hatta operatörler kenarları manuel olarak kesebilir. Yüksek kapasiteli otomatik bir hat normalde bir kenar kesme makinesi kullanır.

Lamine modül ayrıca şunlar için incelenir:

• Hava kabarcıkları

• Delaminasyon

• Kapsülleyici taşması

• Çizikler

• Cam hasarı

• Hücre hareketi

• Dizi yer değiştirmesi

• Laminat içinde kirlenme

Otomatik döndürme üniteleri, manuel kaldırmaya gerek kalmadan modülün her iki tarafının da incelenmesini kolaylaştırır.

12. Çerçeve Yapıştırma ve Çerçeveleme Makinesi

Çoğu geleneksel güneş paneli, cam kenarlarını korumak ve nakliye ile kurulum sırasında mekanik destek sağlamak için alüminyum çerçeve kullanır.

Çerçeveleme bölümü şunları içerebilir:

• Otomatik çerçeve yapıştırma makinesi

• Alüminyum çerçeve yükleme sistemi

• Köşe anahtarı yerleştirme ekipmanı

• Çerçeve montaj makinesi

• Pnömatik veya hidrolik çerçeveleme makinesi

• Çerçeve delme ekipmanı

Dört çerçeve bölümü lamine modülün etrafına preslenmeden önce alüminyum profillerin içine sızdırmazlık maddesi uygulanır.

Bitmiş çerçeve kare, güvenli ve uygun şekilde sızdırmaz olmalıdır. Yaygın çerçeve kusurları arasında gevşek köşeler, yetersiz sızdırmazlık maddesi, aşırı sızdırmazlık maddesi, çizikler ve yanlış çerçeve boyutları bulunur.

Çerçevesiz cam-cam modüller, ürün tasarımına bağlı olarak bu işlemi gerektirmeyebilir.

13. Bağlantı Kutusu Montaj Makineleri

Bağlantı kutusu, hücre devresinden elektrik çıkışını toplar ve modül ile harici PV sistemi arasındaki bağlantıyı sağlar.

Bağlantı kutusu işlemi şunları içerebilir:

• Bağlantı kutusu konumlandırma

• Silikon veya yapıştırıcı dağıtımı

• Çıkış şeridi lehimleme

• Otomatik terminal kaynağı

• AB tutkal dolumu

• Döküm

• Kablo ve konnektör muayenesi

Bir bağlantı kutusu lehimleme makinesi, modülün çıkış şeritlerini bağlantı kutusu terminallerine bağlar. Bir dağıtma veya poting makinesi, elektrik bağlantılarını nem, hareket ve korozyona karşı korumak için sızdırmazlık maddesi veya dolgu malzemesi uygular.

Yapıştırıcı ve poting malzemesi, son test ve paketlemeden önce yeterli kürlenme süresi almalıdır.

14. Son EL Test Cihazı

Laminasyon veya son modül montajından sonra genellikle ikinci bir EL testi yapılır.

Bu test gereklidir çünkü laminasyon, kesme, çerçeveleme veya malzeme taşıma sırasında yeni mikro çatlaklar oluşabilir.

Son EL görüntüsü şunları ortaya çıkarabilir:

• Hücre mikro çatlakları

• Kırık hücreler

• Kopuk parmaklar

• Kötü lehim bağlantıları

• Kırık bara hatları

• Elektriksel olarak aktif olmayan alanlar

• String kesintileri

Otomatik görüntü analiz yazılımı kusurları sınıflandırmaya yardımcı olabilir, ancak üreticinin yine de net kabul standartlarına ihtiyacı vardır. Sistem, hangi kusurların kabul edilebilir olduğunu, hangilerinin yeniden işlem gerektirdiğini ve hangilerinin reddedilmesi gerektiğini tanımlamalıdır.

15. Güneş Simülatörü ve I-V Test Cihazı

Güneş simülatörü, flaş test cihazı veya I-V test cihazı olarak da bilinir, bitmiş güneş panelinin kontrollü aydınlatma altında elektriksel performansını ölçer.

Test cihazı aşağıdaki parametreleri kaydeder:

• Maksimum güç

• Açık devre voltajı

• Kısa devre akımı

• Çalışma voltajı

• Çalışma akımı

• Dolum faktörü

• Modül verimliliği

• Tam I-V eğrisi

Ölçülen güç, paneli derecelendirmek ve etiket veya üretim etiketi oluşturmak için kullanılır.

Güneş simülatörü uygun spektral uyum, ışık homojenliği ve kararlılığa sahip olmalıdır. Test hızı, hattın geri kalanının üretim kapasitesine uygun olmalıdır. Aksi takdirde, bitmiş paneller test istasyonunun önünde birikmeye başlayacaktır.

16. Güvenlik Test Ekipmanları

Elektriksel çıkış, nihai kalite kontrolün yalnızca bir parçasıdır. Panel ayrıca elektriksel olarak güvenli olmalıdır.

Yaygın güvenlik test ekipmanları şunları içerir:

• Hi-pot test cihazı

• Yalıtım direnci test cihazı

• Toprak sürekliliği test cihazı

• Kaçak akım test cihazı

Hi-pot testi, yalıtım bütünlüğünü doğrulamak için dahili elektrik devresi ile modül çerçevesi arasına yüksek voltaj uygular.

Toprak sürekliliği testi, alüminyum çerçeve ile topraklama noktaları arasındaki elektrik bağlantısını ölçer. Yalıtım testi, modülün tehlikeli kaçak yollar olmadan güvenli bir şekilde çalışıp çalışamayacağını kontrol eder.

These are essential production tests, not optional quality checks.

17. Etiketleme, Sınıflandırma ve Paketleme Hattı

Panel elektriksel, güvenlik, EL ve görsel incelemeden geçtikten sonra fabrika ürün etiketini basar ve nihai test sonuçlarını kaydeder.

Her modül normalde benzersiz bir seri numarası alır. Otomatik bir hatta bu numara bir MES veya izlenebilirlik sistemine bağlanabilir.

Fabrika daha sonra bitmiş bir modülü aşağıdaki gibi bilgilere kadar izleyebilir:

• Güneş hücresi partisi

• Stringer üretim verileri

• EL görüntüleri

• Yerleştirme istasyonu

• Laminatör reçetesi

• Çerçeveleme istasyonu

• I-V test sonucu

• Güvenlik test sonucu

• Üretim tarihi ve vardiya

Bitmiş modüller güç sınıfına göre sıralanır, koruyucu malzemelerle istiflenir ve nakliye için paketlenir.

Paketleme basit bir süreç gibi görünebilir, ancak yanlış istifleme veya yetersiz koruma, iyi modüllere proje sahasına ulaşmadan önce zarar verebilir.

Yarı Otomatik mi, Tam Otomatik mi?

Bir güneş paneli fabrikasının her zaman tam otomasyona ihtiyacı yoktur.

Yarı otomatik hatlar genellikle pilot projeler, bölgesel üreticiler ve düşük planlanmış kapasiteye sahip fabrikalar için uygundur. Operatörler bussing, malzeme hazırlığı, düzeltme, junction box montajı ve görsel incelemeyi manuel olarak yapabilir.

Tam otomatik hatlar, robotik taşıma, otomatik konveyörler, entegre inceleme sistemleri, üretim tamponları ve veri izlenebilirliği ekler. Daha yüksek verim ve daha tutarlı proses kontrolü sağlarlar, ancak daha güçlü bakım yeteneği ve daha iyi üretim yönetimi gerektirirler.

Doğru otomasyon seviyesi şunlara bağlıdır:

• Planlanan yıllık kapasite

• Modül tasarımı

• Hücre teknolojisi

• Mevcut yatırım

• Yerel işgücü koşulları

• Ürün kalite gereksinimleri

• Gelecekteki genişleme planları

Her Makineyi Ayrı Ayrı Seçmeyin

En büyük makine her zaman en önemli makine değildir ve en hızlı makine otomatik olarak en hızlı üretim hattını oluşturmaz.

Kapasite, hücre kesme, telli bağlantı (stringing), yerleştirme (layup), bussing, laminasyon, çerçeveleme, junction box montajı ve son test arasında dengelenmelidir.

Fabrikanın ayrıca aşağıdaki gibi destek sistemlerine ihtiyacı vardır:

• Otomatik konveyörler

• Üretim tamponları

• Hava kompresörleri

• Vakum sistemleri

• Soğutma grupları (Chillers)

• Malzeme depolama

• MES ve izlenebilirlik yazılımı

• Bakım alanı

• Kalite kontrol alanları

Ekipman seçiminden önce modül tasarımı onaylanmalıdır. Geleneksel PERC tam hücre modülleri için tasarlanmış bir hat, birkaç makine değiştirilmeden büyük formatlı TOPCon yarım hücreler, HJT modülleri, BC hücreler veya ağır cam-cam paneller için uygun olmayabilir.

Bu nedenle gerçekçi bir fabrika planı, hedef modül spesifikasyonu ve yıllık üretim kapasitesi ile başlamalıdır. Nihai makine listesi bundan sonra gelir.

Görüşümüz basit: güvenilir bir güneş enerjisi fabrikası, etkileyici makineler yığını değil, dengeli bir üretim sistemidir ve Ooitech, 5 MW ile 1,2 GW arasında yarı otomatik ve tam otomatik güneş paneli üretim hatları, fabrika yerleşim tasarımı, kurulum, eğitim, hammadde desteği ve küresel satış sonrası hizmet sağlayabilir.