Quy trình sản xuất và công nghệ mô-đun quang điện
Mục lục
Giới thiệu về Mô-đun Quang điện
Chuỗi công nghiệp quang điện được chia thành bốn giai đoạn: polysilicon, wafer, pin mặt trời và mô-đun. Mô-đun quang điện nằm ở cuối chuỗi, giữa pin mặt trời và hệ thống quang điện hoàn chỉnh.
Một pin mặt trời đơn lẻ chỉ tạo ra một lượng điện hạn chế. Các pin phải được kết nối nối tiếp và đóng gói thành mô-đun trước khi có thể sử dụng như một nguồn điện. Do đó, mô-đun quang điện là thiết bị năng lượng mặt trời nhỏ nhất không thể chia cắt có khả năng cung cấp dòng điện một chiều. Là đơn vị phát điện hiệu quả nhỏ nhất, nó bao gồm chín thành phần cốt lõi: pin mặt trời, dây kết nối, thanh cái, kính cường lực, EVA, tấm nền, khung nhôm, keo bịt kín và hộp nối.
Trong bốn giai đoạn của chuỗi quang điện, phân khúc mô-đun là phân khúc phát triển và trưởng thành sớm nhất tại Trung Quốc.
Sản xuất mô-đun chủ yếu bao gồm hai bước chính: kết nối pin và cán màng. Kết nối pin quyết định hiệu suất điện của mô-đun. Số lượng pin tiêu chuẩn cho một mô-đun quang điện là 60 hoặc 72 pin, được kết nối bằng 10 hoặc 12 dây đồng đóng vai trò là thanh cái, với sáu nhóm được kết nối để tạo thành một mô-đun.
Một mô-đun quang điện dự kiến có tuổi thọ ít nhất 25 năm, vì vậy nó phải chịu được ứng suất môi trường và cung cấp một mức độ bền cơ học. Sau khi kết nối pin, các vật liệu thường được sắp xếp từ dưới lên trên là kính cường lực, EVA, pin và tấm nền, sau đó được niêm phong cùng nhau qua quá trình cán màng. Tấm nền và kính cường lực bao bọc các pin và EVA bên trong, trong khi khung nhôm và keo bịt kín bảo vệ và niêm phong các cạnh.
Quy trình sản xuất module tổng thể có thể được chia thành: hàn, xếp lớp, cán màng, kiểm tra EL, đóng khung, lắp hộp nối, vệ sinh, kiểm tra IV, kiểm tra cuối cùng và đóng gói. Trong số đó, hàn và cán màng có hàm lượng kỹ thuật và giá trị cao nhất.
Thiết bị sử dụng trong sản xuất module
Thiết bị module tương ứng trực tiếp với từng giai đoạn của quy trình sản xuất. Các máy chính bao gồm máy cắt laser, máy hàn dây dẫn, thiết bị xếp lớp tự động, máy cán màng và dây chuyền sản xuất tự động.
Xem xét từng giai đoạn: giai đoạn hàn yêu cầu máy cắt laser, máy hàn thanh cái và máy hàn tế bào; giai đoạn xếp lớp sử dụng máy đặt khuôn; giai đoạn cán màng yêu cầu máy cán; giai đoạn kiểm tra EL yêu cầu máy kiểm tra EL; giai đoạn đóng khung yêu cầu máy đặt khung và máy đóng khung tự động; giai đoạn hộp nối yêu cầu máy hàn hộp nối; giai đoạn vệ sinh yêu cầu bộ phận xoay module; giai đoạn kiểm tra IV sử dụng máy đo đường cong IV; kiểm tra cuối cùng yêu cầu bộ phận kiểm tra xoay; và đóng gói yêu cầu dây chuyền đóng gói.
Ngoài các máy riêng lẻ, các nhà cung cấp thiết bị cũng có thể cung cấp dây chuyền lắp ráp module hoàn toàn tự động bao gồm tất cả các giai đoạn, cho phép các dự án chìa khóa trao tay.
Chất lượng và chi phí của module pin mặt trời ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và chi phí của toàn bộ hệ thống. Vậy quy trình sản xuất module thực tế diễn ra như thế nào?
Cấu trúc Mô-đun
Cấu trúc module nửa cell
Trong module nửa cell, các cell được cắt làm đôi để dòng điện hoạt động của mỗi cell giảm một nửa. Điều này làm giảm đáng kể tổn thất điện trên các dây dẫn và cải thiện tỷ lệ cell-to-module (CTM) của module.
Khoảng cách giữa các cell trong module nửa cell lớn hơn, làm tăng nhẹ ánh sáng phản xạ từ kính trở lại các cell. Dòng điện cell càng cao, lợi ích thu được từ công nghệ nửa cell càng lớn.
Quy trình sản xuất module
Quy trình sản xuất module thường trải qua bảy giai đoạn: hàn dây, xếp lớp, cán màng, đóng khung, lắp hộp nối, đóng rắn và kiểm tra, trước khi đóng gói và đưa ra thị trường. Không giống như module full-cell, module nửa cell thực hiện cắt cell ở giai đoạn module, thêm bước cắt bằng máy cắt laser, sau đó điều chỉnh quy trình hàn dây và xếp lớp. Về phía cell, công nghệ nửa cell yêu cầu điều chỉnh bố trí cell.
Hàn dây
Sử dụng dây ribbon (thủ công hoặc tự động), mặt trước và mặt sau của mỗi cell được hàn lại với nhau để tạo thành một chuỗi cell mắc nối tiếp.
Các kiểm soát quy trình chính: hàn nguội, hàn quá nhiệt, nứt cell, và độ bền kéo của mối hàn.
Bố trí chính cho module nửa cell áp dụng thiết kế hai phần (như hình). Nửa trên và nửa dưới được kết nối song song và sử dụng diode bypass. Điểm dẫn ra thay đổi từ đỉnh của module full cell sang giữa, phù hợp cho lắp đặt dọc.
Xếp lớp
Sau khi các chuỗi cell được kết nối và vượt qua kiểm tra, các chuỗi cell, kính, EVA đã cắt, và tấm nền được sắp xếp theo một thứ tự cụ thể để chuẩn bị cho quá trình cán. Trong quá trình xếp, vị trí tương đối của các chuỗi cell và các vật liệu như kính được giữ cố định, và khoảng cách giữa các cell được điều chỉnh để tạo nền tảng tốt cho quá trình cán. Thứ tự xếp từ dưới lên trên là: kính, EVA, cell, EVA, sợi thủy tinh, và tấm nền.
Cán nhiệt
Cụm cell đã được xếp được đặt vào máy cán. Không khí bên trong module được loại bỏ bằng chân không, sau đó nhiệt được áp dụng để làm tan chảy EVA, liên kết các cell, kính và tấm nền lại với nhau. Cuối cùng, module được làm mát và lấy ra. Cán nhiệt là bước quan trọng trong sản xuất module, với nhiệt độ và thời gian cán được xác định bởi tính chất của EVA. Khi sử dụng EVA thông thường, thời gian chu kỳ cán khoảng 10 đến 15 phút, với nhiệt độ đóng rắn từ 135 đến 145 độ C.
Các kiểm soát quy trình chính: bọt khí, trầy xước, vết lõm, phồng rộp, và nứt cell.
Cần lưu ý rằng trước khi cán, cần kiểm tra ngoại quan nghiêm ngặt và kiểm tra EL để đảm bảo hiệu suất và an toàn của module.
Kiểm tra ngoại quan
Kiểm tra EL
Đóng khung
Khung bảo vệ các cạnh và góc của kính cường lực module và module đã cán, giúp việc lắp đặt sau này dễ dàng hơn.
Các kiểm soát quy trình chính: vết lõm, mài mòn, trầy xước, thiếu lỗ gắn, keo tràn ra mặt sau, bọt khí, và thiếu keo.
Lắp hộp nối
Hộp nối kết nối và bảo vệ module PV đồng thời dẫn dòng điện do module tạo ra ra ngoài cho người dùng.
Các kiểm soát quy trình chính: bọt khí và keo tràn.
Lưu hóa
Chất bịt kín được bơm vào trong các bước tạo khung và lắp hộp nối trước đó được đóng rắn để tăng cường độ kín và bảo vệ module khỏi môi trường bên ngoài khắc nghiệt sau đó.
Các kiểm soát quy trình chính: thời gian đóng rắn, nhiệt độ và độ ẩm.
Kiểm tra
Các thông số hiệu suất điện được đo để xác định cấp độ của module. Ba bài kiểm tra chính bao gồm: kiểm tra điện áp chịu đựng cách điện, kiểm tra độ an toàn giữa khung và các bộ phận mang điện bên trong (tế bào, dây dẫn, v.v.) dưới điện áp cao; kiểm tra liên tục nối đất, đo điện trở giữa khung và đất để xác nhận việc nối đất khung có tốt không; và kiểm tra IV, đo các thông số hiệu suất điện để xác định cấp độ module.
Quy trình sản xuất một module PV đơn
Robot công nghiệp đặt các tế bào PV đơn cỡ sách lên dây chuyền sản xuất.
Các tế bào PV đã được sắp xếp được liên kết và hàn, với một hàng 12 tế bào được hàn và cắt. Trước khi cơ giới hóa, công việc này cần khoảng bốn hoặc năm người làm việc đồng thời.
Các tế bào PV đã hàn được kiểm tra chất lượng. Những tế bào không có vấn đề về chất lượng được gửi trực tiếp đến giai đoạn tiếp theo để sắp xếp và tổ chức.
Các tế bào PV được sắp xếp thành sáu hàng, mỗi hàng 12 tế bào mỗi nhóm.
Tiến hành gia nhiệt, dán keo và phủ màng.
Lớp đầu tiên là kính, lớp thứ hai là EVA, ở giữa là các tế bào PV, lớp thứ tư lại là EVA, và lớp thứ năm là tấm nền, dùng để chống thấm và chống ăn mòn.
Một nhóm module PV đơn tinh thể có năm lớp. Quá trình cán màng hợp nhất năm lớp này thành một.
Sau khi cán màng và đóng rắn nguội trong bốn giờ, tiến hành làm sạch bụi thủ công và kiểm tra các cạnh và góc.
Module PV hoàn thiện trải qua kiểm tra chức năng dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng.
Tiến hành kiểm tra cuối cùng và đóng gói.
Quan điểm của Ooitech
Ooitech tin rằng: sản xuất module quang điện tập trung vào việc kết nối chính xác các tế bào và cán màng đáng tin cậy, với công nghệ nửa tế bào và kiểm tra EL nghiêm ngặt là chìa khóa để đạt hiệu suất cao hơn và độ tin cậy lâu dài.
