Từ Tế bào Năng lượng Mặt trời đến Mô-đun Hoàn chỉnh: Dây chuyền Sản xuất Tấm pin Năng lượng Mặt trời Hoạt động như thế nào

Một cách hữu ích để hiểu về nhà máy sản xuất mô-đun năng lượng mặt trời là tạm thời bỏ qua tên máy móc và quan sát những gì xảy ra với sản phẩm.

Ban đầu, có các tế bào riêng lẻ dễ vỡ và các cuộn hoặc tấm vật liệu. Ở giữa, có một mạch điện được kết nối bên trong một chồng lỏng lẻo. Cuối cùng, có một sản phẩm được niêm phong với số sê-ri, công suất đo được, hồ sơ kiểm tra và một quyết định: xuất xưởng, làm lại hoặc loại bỏ.

Sự thay đổi đó diễn ra qua ba giai đoạn chuyển đổi lớn.

Quan điểm quy trình này phục vụ một mục đích khác với danh mục máy móc. Những độc giả cần tài liệu tham khảo chi tiết từng thiết bị có thể sử dụng bài viết của Ooitech về những máy móc nào được sử dụng để sản xuất tấm pin mặt trời. Ở đây, câu hỏi là các hoạt động đó phụ thuộc vào nhau như thế nào.

Các tế bào trở thành một mạch điện được kiểm soát

Hầu hết các nhà máy lắp ráp mô-đun bắt đầu với các tế bào quang điện đã mua. Các quyết định sản xuất đầu tiên đã được nhúng trong thiết kế sản phẩm: tế bào đầy đủ hoặc tế bào cắt, tiếp xúc trước thông thường hoặc tiếp xúc sau, số lượng và vị trí của các dải, chiều dài chuỗi, khoảng cách, vị trí dây dẫn ra, và bố trí mạch cuối cùng.

Nếu thiết kế sử dụng tế bào chia nhỏ, một quy trình laser chuẩn bị các mảnh cần thiết. Quy trình hàn dây sau đó hàn dải dẫn điện vào các tế bào và kết nối chúng nối tiếp. Các chuỗi hoàn chỉnh được chuyển đến công đoạn xếp lớp, nơi chúng được đặt trên kính và chất bao bọc đã chuẩn bị. Hàn bus kết nối các chuỗi theo thiết kế điện của mô-đun.

Các hoạt động này thường được bán như các loại máy riêng biệt, nhưng nhà máy trải nghiệm chúng như một vấn đề liên tục: xây dựng mạch mà không làm vỡ tế bào, quá nhiệt các cấu trúc nhạy cảm, thay đổi hình học, hoặc tạo ra các mối nối điện yếu.

Các bước chuyển giao rất quan trọng. Một chuỗi có thể vượt qua kiểm tra trực quan của chính nó nhưng vẫn bị hỏng khi được nâng, xoay hoặc đặt. Một chuỗi được hàn đúng cách có thể trở thành một mô-đun căn chỉnh kém nếu tham chiếu xếp lớp sai. Một dải bus có thể được kết nối điện nhưng được đặt sai vị trí cho quy trình hộp nối sau này.

Vì lý do này, xử lý tế bào, hiệu chỉnh thị giác, vận chuyển chuỗi, độ chính xác xếp lớp và kiểm soát hàn bus nên được thiết kế cùng nhau. Mua từng trạm theo thông số kỹ thuật riêng của nó sẽ bỏ qua các giao diện nơi nhiều tổn thất sản xuất xuất hiện.

Ran giới đắt đỏ nằm trước khi cán màng

Trước khi cán màng, mô-đun vẫn có thể được mở ra. Một chuỗi bị hỏng có thể được thay thế. Một dải đặt sai có thể được sửa. Bụi có thể được loại bỏ. Chất bao bọc hoặc vật liệu phía sau có thể được định vị lại.

Sau khi cán màng, những sửa chữa tương tự trở nên khó khăn, không kinh tế hoặc không thể thực hiện được mà không hy sinh mô-đun. Điều đó làm cho kiểm tra trước khi cán màng không chỉ là một quy trình của bộ phận chất lượng. Nó là một ranh giới kinh tế trong dòng chảy sản xuất.

Một cổng kiểm tra hợp lý kiểm tra hai loại bằng chứng.

Kiểm tra bằng mắt bao gồm vị trí vật liệu, nhiễm bẩn, khoảng cách dây, vị trí dây dẫn ra, nếp nhăn, vật lạ và hư hỏng rõ ràng. Kiểm tra EL bao gồm tình trạng điện của mạch tế bào được kết nối, bao gồm các khuyết tật có thể không nhìn thấy dưới ánh sáng thông thường.

Mục đích không phải là tạo ra một báo cáo kiểm tra khác. Đó là để ngăn chặn các khuyết tật có thể tránh được xâm nhập vào một quy trình không thể đảo ngược. Khi một dây chuyền liên tục phát hiện cùng một vấn đề tại cổng này, phản ứng đúng đắn là điều chỉnh quy trình ở thượng nguồn—chứ không chỉ đơn giản là thêm nhiều thanh tra viên.

Một chồng vật liệu rời trở thành một tấm laminate được bảo vệ

Chồng module thường bao gồm kính mặt trước, chất encapsulant, mạch tế bào đã được kết nối, một lớp encapsulant thứ hai, và tấm nền polymer hoặc kính mặt sau. Hệ thống cắt và trải vật liệu chuẩn bị các lớp đó theo kích thước sản phẩm. Thiết bị xử lý giữ cho các cạnh và điểm tham chiếu của chúng được kiểm soát khi chồng vật liệu di chuyển đến quá trình cán màng.

Máy cán màng áp dụng một sự kết hợp có kiểm soát của chân không, nhiệt, áp suất và thời gian. Không khí được loại bỏ, chất encapsulant chảy và đóng rắn, và các lớp trước đó rời rạc trở thành một cấu trúc liên kết duy nhất.

Giai đoạn này được điều chỉnh bởi một công thức, không chỉ đơn thuần là cài đặt nhiệt độ. Hóa học của encapsulant, cấu trúc kính, kích thước module, lưu trữ vật liệu, hành vi hút chân không, độ đồng đều gia nhiệt và điều kiện làm mát đều ảnh hưởng đến kết quả. Một công thức phù hợp với một danh sách vật liệu không nên được sao chép một cách mù quáng sang một danh sách khác.

Máy cán màng cũng có một giới hạn nghiêm ngặt: nó không thể sửa chữa chồng vật liệu mà nó nhận được. Nó không thể làm thẳng một dây tế bào bị đặt sai vị trí, loại bỏ nhiễm bẩn, phục hồi một tế bào bị nứt, hoặc sửa vật liệu nền sai. Do đó, quá trình cán màng tốt bắt đầu từ rất lâu trước khi cửa buồng đóng lại.

Dòng chảy của nhà máy xung quanh quy trình này cần được lên kế hoạch cẩn thận. Các tấm laminate chưa được cán màng rất dễ vỡ và chiếm nhiều không gian. Tải theo lô có thể tạo ra sự đến và đi không đồng đều. Làm mát và xử lý hạ nguồn có thể hạn chế khu vực ngay cả khi buồng cán màng tự nó có vẻ đủ nhanh. Con số công suất hữu ích là dòng chảy liên tục qua toàn bộ khu vực, không phải thời gian công thức hiển thị ngắn nhất.

Hoàn thiện thêm chức năng, không phải trang trí

Một tấm laminate có thể đã giống một tấm pin mặt trời, nhưng vẫn còn một số công việc chức năng cần thực hiện.

Hoàn thiện bắt đầu từ chu vi của tấm laminate, nơi vật liệu thừa được loại bỏ và các cạnh được chuẩn bị cho cấu trúc đã chọn. Trên sản phẩm có khung, keo và các thanh nhôm được lắp ráp thành một cấu trúc vuông vắn, an toàn để chịu tải cho việc đóng gói, lắp đặt và sử dụng ngoài hiện trường. Các thiết kế không khung và kính-kính xử lý giai đoạn này khác đi, vì vậy quy trình xử lý và cạnh của chúng phải được xác định theo bản vẽ sản phẩm.

Hộp nối tạo kết nối điện bên ngoài. Các dây dẫn ra phải đến đúng đầu nối, mối nối điện phải ổn định và vật liệu kết dính hoặc keo phải bảo vệ cụm lắp ráp. Thời gian đóng rắn là một phần của thời gian sản xuất; di chuyển module quá sớm có thể làm hỏng một lắp đặt vốn đã chấp nhận được.

Các bước này đôi khi được coi là phần dễ dàng của dây chuyền vì mạch năng lượng mặt trời đã được xây dựng. Giả định đó rất rủi ro. Hư hỏng khung, độ kín kém, kết nối đầu nối yếu hoặc ứng dụng keo không kiểm soát có thể loại bỏ một module đã vượt qua mọi giai đoạn trước đó.

Một module được giải phóng dựa trên bằng chứng

Kiểm tra cuối cùng trả lời một số câu hỏi khác nhau và không có một máy kiểm tra nào trả lời tất cả.

Thứ nhất: mạch còn nguyên vẹn không? Kiểm tra EL cuối cùng tìm kiếm hư hỏng hoặc gián đoạn điện có thể xuất hiện trong quá trình cán màng, cắt tỉa, đóng khung hoặc vận chuyển.

Thứ hai: mô-đun cung cấp hiệu suất điện nào? Một máy thử IV hoặc mô phỏng ánh sáng mặt trời ghi lại phản ứng dòng điện-điện áp dưới ánh sáng được kiểm soát. Kết quả hỗ trợ phân loại công suất và dữ liệu điện liên quan đến mô-đun.

Thứ ba: sản phẩm có an toàn về điện không? Kiểm tra cách điện, hi-pot và liên tục nối đất giải quyết các đường cách ly và bảo vệ theo cấu trúc và kế hoạch chất lượng áp dụng.

Cũng có một câu hỏi thứ tư dễ bị bỏ qua: nhà máy có thể chứng minh lịch sử quy trình nào thuộc về mô-đun vật lý này không?

Mã vạch hoặc mã định danh nối tiếp khác có thể kết nối sản phẩm với các lô tế bào hoặc vật liệu, hồ sơ ghép dây, hình ảnh kiểm tra, công thức cán màng, dữ liệu vận hành hoặc thiết bị, kết quả IV và kết quả kiểm tra an toàn. Trong nhà máy tự động, thông tin này có thể được trao đổi với hệ thống thực thi sản xuất. Trong nhà máy nhỏ hơn, nguyên tắc tương tự vẫn áp dụng ngay cả khi thu thập dữ liệu đơn giản hơn.

Truy xuất nguồn gốc biến kết quả kiểm tra thành hồ sơ sản xuất có thể sử dụng. Nó giúp điều tra các lỗi tái diễn, cô lập vật liệu bị ảnh hưởng, so sánh công thức và ngăn chặn một đơn vị bị loại bỏ bị trộn lại vào kho hàng đã chấp nhận.

Hàng đợi tiết lộ thiết kế nhà máy thực sự

Sản lượng sản xuất hiếm khi bị giới hạn bởi máy có thông số kỹ thuật ấn tượng nhất. Nó bị giới hạn bởi cách mà thời gian chu kỳ, lô hàng, vận chuyển, kiểm tra, chuyển đổi, bảo trì và giữ chất lượng tương tác trong một ca làm việc.

Hàng đợi là bằng chứng hữu ích vì chúng cho thấy nơi dây chuyền mất sự phối hợp.

Bộ đệm có thể bảo vệ một quy trình khỏi các xáo trộn ngắn hạn từ quy trình khác, nhưng nó không phải là cách chữa trị cho sự không phù hợp vĩnh viễn. Quá ít bộ đệm gây ra dừng thường xuyên. Quá nhiều che giấu vấn đề, tăng khối lượng công việc dở dang, chiếm diện tích sàn và cho phép lỗi di chuyển xa hơn trước khi ai đó nhận thấy một mô hình.

Mục tiêu không phải là loại bỏ mọi khoảnh khắc chờ đợi. Mà là biết tại sao sự chờ đợi tồn tại và liệu nó bảo vệ quy trình hay phơi bày một lỗi thiết kế.

Tự động hóa rủi ro trước khi có sự kiện

Các quyết định tự động hóa thường được thảo luận như một sự lựa chọn giữa nhà máy bán tự động và nhà máy hoàn toàn tự động. Một câu hỏi hữu ích hơn là nơi tự động hóa loại bỏ rủi ro vận hành lớn nhất.

Xử lý dễ vỡ là một ưu tiên. Việc nâng và định vị lặp đi lặp lại các cell, dây, kính và laminate lớn tạo ra cơ hội cho vỡ, trầy xước và sai lệch căn chỉnh.

Độ chính xác lặp lại là một ưu tiên khác. Đặt dây, hình học bus, phân phối keo, đóng khung và định vị kiểm tra được hưởng lợi khi cùng một chuyển động được kiểm soát phải xảy ra module này đến module khác.

Việc bàn giao cũng cần được chú ý. Chuyển đổi tự động có thể giảm hàng đợi và thao tác thủ công, nhưng chỉ khi các trạm kết nối sử dụng tham chiếu tương thích, logic chu kỳ, kiểm soát an toàn và phục hồi lỗi.

Cuối cùng, tự động hóa có thể cải thiện việc thu thập dữ liệu. Đọc mã vạch, chọn công thức, chuyển kết quả kiểm tra và định tuyến loại bỏ trở nên đáng tin cậy hơn khi chúng được tích hợp vào quy trình thay vì ghi lại sau đó.

Công việc thủ công vẫn có chỗ đứng. Nó có thể mang lại sự linh hoạt trong sản xuất thử nghiệm, phát triển sản phẩm, vận hành khối lượng thấp hoặc các bước mà phán đoán có giá trị hơn tốc độ. Sự đánh đổi là quy trình phải xác định đào tạo, kiểm tra, công thái học và khả năng truy xuất một cách cẩn thận như một trạm tự động xác định cảm biến và khóa liên động.

Bố trí bắt đầu từ đầu vào, không phải sơ đồ mặt bằng

Một nhà cung cấp không thể thiết kế một dây chuyền sản xuất hữu ích chỉ từ mục tiêu công suất hàng năm. Sản lượng hàng năm là tổng hợp của nhiều giả định vận hành. Bố trí cần chính các giả định đó.

Các đầu vào này cũng ngăn ngừa một lỗi bố trí phổ biến: vẽ một đường thẳng gọn gàng trước rồi sau đó ép dòng sản phẩm và vật liệu phải phù hợp với nó. Trình tự tốt hơn là định nghĩa sản phẩm, dòng quy trình, cổng chất lượng, mô hình chu kỳ, cấu hình thiết bị, và cuối cùng là sơ đồ mặt bằng chi tiết.

Nguồn và tài liệu tham khảo

• Kiến thức cơ bản về sản xuất quang điện mặt trời — Bộ Năng lượng Hoa Kỳ

• Danh mục thiết bị dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời Ooitech

• Thiết bị dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời tự động hoàn toàn Ooitech

• Máy móc nào được sử dụng để sản xuất tấm pin mặt trời? — Ooitech

Thiết kế ngược từ module bạn cần sản xuất

Dây chuyền sản xuất trở nên dễ dàng xác định hơn khi dự án xác định ba đầu ra: một mạch điện chính xác, một tấm laminate bền và một module hoàn chỉnh được hỗ trợ bởi hồ sơ thử nghiệm và truy xuất nguồn gốc. Việc lựa chọn máy móc sau đó tuân theo quy trình thay vì thay thế nó.

Ooitech có thể cấu hình và cung cấp hệ thống sản xuất tấm pin mặt trời cho khách hàng trên toàn thế giới, từ nhà máy có hỗ trợ vận hành đến dây chuyền tự động hóa cao, với việc lựa chọn thiết bị, bố trí nhà máy, lắp đặt, vận hành thử, đào tạo và hỗ trợ sau bán hàng phù hợp với module và kế hoạch sản xuất dự kiến.