Quy trình và công nghệ sản xuất mô-đun mặt trời
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Chuỗi công nghiệp quang điện có bốn giai đoạn: polysilicon, wafer, pin mặt trời và mô-đun. Mô-đun nằm ở hạ nguồn, giữa pin thành phẩm và hệ thống PV đã lắp đặt. Sản xuất mô-đun lấy các pin riêng lẻ dễ vỡ và biến chúng thành một khối kín, có khung, chống chịu thời tiết: các pin được hàn thành chuỗi, các chuỗi được xếp lớp với chất đóng gói EVA giữa kính trước và tấm lưng phía sau, chồng lớp được ép laminate dưới chân không và nhiệt, sau đó đóng khung, gắn hộp nối và đo flash trên máy kiểm tra IV. Cắt half-cell và bố trí multi-busbar đã thay đổi từng bước, nâng cao công suất và giảm tổn thất điện trở. Vì một pin đơn lẻ chỉ tạo ra vài watt ở khoảng 0,6 V, bước lắp ráp chính là công đoạn tạo ra mô-đun 400 W đến 700 W hữu dụng. Mô-đun cũng là nơi mọi vấn đề chất lượng từ thượng nguồn trở nên rõ ràng dưới dạng tổn thất sản lượng.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Giới thiệu về Mô-đun Quang điện
Chuỗi ngành quang điện được chia thành bốn giai đoạn: polysilicon, wafer, pin mặt trời và mô-đun. Mô-đun PV nằm ở cuối chuỗi cung ứng, giữa pin mặt trời và hệ thống PV hoàn chỉnh.
Một tế bào quang điện đơn lẻ chỉ tạo ra một lượng điện năng hạn chế. Các tế bào phải được kết nối nối tiếp và đóng gói thành một mô-đun trước khi chúng có thể hoạt động như một nguồn điện hữu dụng. Do đó, mô-đun PV là thiết bị năng lượng mặt trời nhỏ nhất không thể chia tách, có khả năng tự cung cấp dòng điện một chiều. Là đơn vị phát điện hiệu quả nhỏ nhất, nó bao gồm chín thành phần cốt lõi: tế bào quang điện, dải kết nối, thanh cái, kính cường lực, EVA, backsheetkhung hợp kim nhôm, chất làm kín, và hộp nối.
Trong bốn giai đoạn của chuỗi PV, 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 ép nhiệt. Kết nối pin quyết định hiệu suất điện của mô-đun. Số lượng pin tiêu chuẩn cho một mô-đun PV là 60 hoặc 72 pin, được kết nối bằng 10 hoặc 12 dải đồng đóng vai trò thanh cái, với sáu nhóm được kết nối với nhau để tạo thành một mô-đun.
Một mô-đun PV được kỳ vọng có tuổi thọ ít nhất 25 năm, vì vậy nó phải chịu được áp lực 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 lưng, sau đó được niêm phong với nhau thông qua ép nhiệt. Tấm lưng và kính cường lực bao bọc các pin và EVA bên trong, trong khi khung nhôm và chất làm kín bảo vệ và niêm phong các cạnh.
Quy trình sản xuất mô-đun tổng thể có thể được chia thành: hàn, xếp lớp, ép nhiệt, kiểm tra EL, đóng khung, lắp đặt hộp nối, làm sạch, kiểm tra IV, kiểm tra cuối cùng và đóng gói. Trong số này, hàn và ép nhiệt có hàm lượng kỹ thuật và giá trị cao nhất.
Thiết bị Sử dụng trong Sản xuất Mô-đun
Thiết bị mô-đun tương ứng trực tiếp với từng giai đoạn của quy trình sản xuất. Các máy chính bao gồm cắt laser máy, tabber stringers, thiết bị xếp lớp tự động, máy ép laminate, và dây chuyền sản xuất tự động.
Xem xét từng giai đoạn riêng lẻ: giai đoạn hàn cần máy cắt laser, máy hàn thanh cái, và máy xâu chuỗi tab tế bào; giai đoạn xếp lớp sử dụng máy đặt khuôn mẫu; giai đoạn ép laminate cần máy ép laminate; giai đoạn kiểm tra EL cần máy kiểm tra EL; giai đoạn đóng khung cần máy đặt khung tự động và máy đóng khungs; giai đoạn hộp nối cần máy hàn hộp nối; giai đoạn làm sạch cần thiết bị đảo mô-đun; giai đoạn kiểm tra IV sử dụng một máy kiểm tra đường cong IV; kiểm tra cuối cùng cần đơn vị kiểm tra lật; và đóng gói cần dây chuyền đóng gói.
Ngoài các máy riêng lẻ, các nhà cung cấp thiết bị cũng có thể cung cấp dây chuyền lắp ráp mô-đun hoàn toàn tự động bao gồm mọi giai đoạn, cho phép các dự án chìa khóa trao tay.
Chất lượng và chi phí của mô-đun pin mặt trời ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và chi phí của toàn bộ hệ thống. Vậy quy trình sản xuất mô-đun thực sự trông như thế nào?
Cấu trúc mô-đun
Cấu trúc Mô-đun Bán pin
Trong mô-đun bán pin, các pin được cắt làm đôi để dòng điện hoạt động của mỗi pin giảm một nửa. Điều này làm giảm đáng kể tổn thất điện trên các dải kết nối và cải thiện tỷ lệ pin-tới-mô-đun (CTM) của mô-đun.
Khoảng cách giữa các pin trong mô-đun bán pin lớn hơn, làm tăng nhẹ ánh sáng phản xạ từ kính trở lại các pin. Dòng điện pin càng cao, lợi ích thu được từ công nghệ bán pin càng lớn.
Quy trình Sản xuất Mô-đun
Quy trình sản xuất mô-đun thường trải qua bảy giai đoạn: hàn chuỗi, xếp lớp, ép nhiệt, đóng khung, lắp đặt hộp nối, làm cứng và kiểm tra, trước khi đóng gói cuối cùng và giao đến thị trường. Khác với mô-đun pin đầy đủ, mô-đun bán pin thực hiện cắt pin ở giai đoạn mô-đun, thêm một bước cắt bằng máy cắt laser, sau đó các quy trình hàn chuỗi và xếp lớp được điều chỉnh. Về phía pin, công nghệ bán pin yêu cầu điều chỉnh bố cục pin.
Hàn chuỗi
Sử dụng dải kết nối (thủ công hoặc tự động), mặt trước và mặt sau của mỗi pin được hàn với nhau để tạo thành một chuỗi pin kết nối nối tiếp.
Kiểm soát quy trình chính: hàn nguội, hàn quá mức, nứt pin và độ bền kéo của mối hàn.
Bố cục chính thống cho mô-đun bán pin áp dụng thiết kế hai phần (như hình). Nửa trên và nửa dưới được kết nối song song và sử dụng diode bỏ qua. Điểm dẫn ra thay đổi từ đỉnh của mô-đun pin đầy đủ sang giữa, phù hợp cho lắp đặt thẳng đứng.
Xếp lớp
Sau khi các chuỗi pin được kết nối và vượt qua kiểm tra, các chuỗi pin, kính, EVA đã cắt và tấm lưng được xếp theo thứ tự cụ thể để chuẩn bị cho ép nhiệt. Trong quá trình xếp lớp, vị trí tương đối của các chuỗi pin và vật liệu như kính được giữ cố định, và khoảng cách giữa các pin được điều chỉnh để tạo nền tảng tốt cho ép nhiệt. Thứ tự xếp lớp từ dưới lên trên là: kính, EVA, pin, EVA, sợi thủy tinh và tấm lưng.
Cán màng
Cụm pin đã xếp lớp được đặt trong máy ép nhiệt. Không khí bên trong mô-đun được loại bỏ bằng chân không, sau đó nhiệt được áp dụng để làm tan chảy EVA, liên kết các pin, kính và tấm lưng với nhau. Cuối cùng, mô-đun được làm nguội và lấy ra. Ép nhiệt là bước quan trọng trong sản xuất mô-đun, với nhiệt độ và thời gian ép nhiệt được xác định bởi tính chất của EVA. Khi sử dụng EVA thông thường, thời gian chu kỳ ép nhiệt khoảng 10 đến 15 phút, với nhiệt độ làm cứng 135 đến 145 độ C.
Kiểm soát quy trình chính: bong bóng, vết xước, vết lõm, phồng và nứt pin.
Điều đáng lưu ý là trước khi ép nhiệt, cần kiểm tra ngoại quan nghiêm ngặt và kiểm tra EL để đảm bảo hiệu suất và an toàn của mô-đun.
Kiểm tra ngoại quan
Kiểm tra EL
Đóng khung
Khung bảo vệ các cạnh và góc của kính cường lực mô-đun và mô-đun đã ép nhiệt, giúp lắp đặt sau này dễ dàng hơn.
Kiểm soát quy trình chính: vết lõm, vết mài mòn, vết xước, lỗ lắp thiếu, tràn chất làm kín ở mặt sau, bong bóng và thiếu chất làm kín.
Lắp đặt Hộp nối
Hộp nối kết nối và bảo vệ mô-đun PV đồng thời dẫn dòng điện do mô-đun tạo ra ra ngoài cho người sử dụng.
Kiểm soát quy trình chính: bọt khí và tràn keo dán.
Bảo dưỡng
Keo dán được bơm vào trong các bước đóng khung và lắp đặt hộp nối trước đó được làm cứng để tăng cường độ kín và bảo vệ mô-đun khỏi môi trường bên ngoài khắc nghiệt sau này.
Kiểm soát quy trình chính: thời gian làm cứng, nhiệt độ và độ ẩm.
Kiểm tra
Các thông số hiệu suất điện được đo để xác định cấp của mô-đun. Bao gồm ba bài kiểm tra chính: kiểm tra chịu điện áp cách điện, kiểm tra an toàn giữa khung và các bộ phận mang điện bên trong (tế bào, dải, v.v.) dưới điện áp cao; kiểm tra tính liên tục của nối đất, đo điện trở giữa khung và đất để xác nhận nối đất khung có tốt hay không; và kiểm tra IV, đo các thông số hiệu suất điện để xác định cấp của mô-đun.
Quy trình sản xuất một mô-đun PV đơn lẻ
Một robot công nghiệp đặt các tế bào PV đơn lẻ cỡ quyển 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 chất lượng được đưa trực tiếp đến giai đoạn tiếp theo để sắp xếp và tổ chức.
Các tế bào PV được sắp xếp thành sáu hàng, mỗi nhóm 12 tế bào.
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 nước và chống ăn mòn.
Một nhóm mô-đun PV đơn tinh thể có năm lớp. Quá trình ép nhiệt hợp nhất năm lớp này thành một.
Sau khi ép nhiệt và làm cứng nguội trong bốn giờ, tiến hành loại bỏ bụi thủ công và kiểm tra các cạnh và góc.
Mô-đun PV thành phẩm trải qua bài kiểm tra chức năng mô phỏng ánh sáng mặt trời.
Tiến hành kiểm tra cuối cùng và đóng gói.
Quan điểm của Ooitech
Ooitech tin rằng: sản xuất mô-đun quang điện quy về việc nối chuỗi tế bào chính xác và ép nhiệt đáng tin cậy, với công nghệ tế bào nửa và kiểm tra EL nghiêm ngặt là chìa khóa để đạt hiệu suất cao hơn và độ tin cậy lâu dài.
