آلة نقش الخلايا الشمسية:

إجابة سريعة: تقوم آلة نقش الخلايا الشمسية بقص الخلايا إلى الحجم المطلوب عن طريق النقش بالليزر المُتحكَّم فيه بدلاً من الشق الميكانيكي. وهذا مهم لأن القطع الميكانيكي يُحدِث شقوقاً دقيقة على طول حافة القطع، وتنتقل هذه الشقوق إلى السلسلة وفي النهاية إلى الوحدة النهائية حيث يكشفها التألق الإلكترولوميني. تُزيل عملية النقش المادة على طول خط محدد بحيث تنفصل الخلية بحافة نظيفة. تغطي الآلات تنسيقات الخلايا حتى طول عمل يبلغ حوالي 1200 mm مع قدرات ليزر في فئة 10 W إلى 300 W، اعتماداً على نوع الخلية وسرعة القطع. تختلف آلة النقش عن آلة الكسر: فالنقش يُنشئ خط القطع، بينما يفصل الكسر الخلية على طوله بقوة مُتحكَّم فيها. تُقرن معظم خطوط الإنتاج بين الاثنتين في تمريرة واحدة، ويُحدَّد الاختيار بينهما حسب تنسيق الخلية وجودة الحافة التي يحتاجها مردودك في المراحل اللاحقة.

تصنيع وحدات PV · بقلم جيري، Ooitech

مقدمة

في تصنيع ألواح الطاقة الشمسية، تلعب آلة حفر الخلايا الشمسية دورًا حيويًا. فهي ليست فقط قطعة معدات أساسية لتعزيز كفاءة الألواح، بل أيضًا أداة رئيسية لخفض تكاليف الإنتاج وتحسين سير عمل التصنيع.

كيف تعمل آلة الحفر بالليزر: الدقة تلتقي بالكفاءة

التقنية الأساسية لآلة الحفر تكمن في المعالجة بالليزر. يصدر مصدر الليزر شعاعًا عالي الطاقة (عادةً ليزر نانوي أو بيكو ثانية)، يتم تركيزه عبر نظام بصري إلى بقعة قطرها بضع عشرات من الميكرونات فقط. عندما يضرب الليزر سطح الخلية، تصل المنطقة المشععة إلى نقطة الانصهار أو التبخر خلال وقت قصير جدًا (بمستوى ميكرو ثانية)، محققًا قطعًا دقيقًا.

بيانات رئيسية تدعم ذلك:

• دقة القطع: يحقق الحفر بالليزر دقة قطع تبلغ ±10 ميكرون، أفضل بكثير من ±50 ميكرون للقطع الميكانيكي التقليدي، مما يضمن حواف خلية ناعمة وأداء كهربائي مستقر.

• المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ): عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة في المعالجة بالليزر عادة ما يكون أقل من 20 ميكرون، مما يقلل بشكل كبير من الضرر الحراري للخلية ويحمي كفاءة التحويل.

• المعالجة غير الملامسة: لا يتطلب الحفر بالليزر أي اتصال فيزيائي مع الخلية، متجنبًا الإجهاد الميكانيكي، مع عائد قطع يصل إلى 99.5% أو أكثر.

لماذا نحتاج إلى حفر الخلايا الشمسية؟

1. تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي

تقليل خسائر التغليف: وفقًا لتقرير ITRPV، بعد اعتماد تقنية النصف المقطوع (قطع الخلايا إلى نصفين)، تنخفض خسائر طاقة الألواح بحوالي 2% إلى 3%، بينما تزيد الطاقة الناتجة بنسبة 5% إلى 10%. على سبيل المثال، في لوح نموذجي مكون من 72 خلية، يمكن أن يتجاوز كسب الطاقة من تقنية النصف المقطوع 10 واط.

تحسين تصميم الوحدة: مع الخلايا نصف المقطوعة، ينخفض التيار إلى النصف، وتنخفض المقاومة إلى الربع، وينخفض فقدان الطاقة أربع مرات. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير النقطة الساخنة في الوحدات نصف المقطوعة أقل بشكل ملحوظ، مما يطيل عمر الوحدة بنسبة 10% إلى 15%.

2. خفض تكاليف التصنيع

تقليل هدر المواد: من خلال تقنية الحفر بالليزر، تتحسن كفاءة استخدام مواد الخلايا إلى أكثر من 98%، بينما يصل القطع الميكانيكي التقليدي إلى حوالي 95% فقط.

خفض تكاليف التشغيل والصيانة: تعمل الوحدات المحفورة بكفاءة أعلى، مما يقلل تكاليف التشغيل والصيانة بحوالي 5% إلى 10% على المدى الطويل.

3. تحسين سير عمل الإنتاج

تبسيط عملية اللحام: الخلايا المحفورة أصغر حجمًا، مما يقلل معدلات عيوب اللحام إلى أقل من 0.1% ويحسن بشكل كبير إنتاجية الوحدات.

تعزيز كفاءة الإنتاج: يمكن لآلة الحفر بالليزر القطع بسرعات تصل إلى 1200 مم/ثانية، حيث تنتج الوحدة الواحدة أكثر من 5000 خلية يوميًا، مما يحسن بشكل كبير كفاءة الخط الإجمالية.

4. تلبية متطلبات السوق المتنوعة

التكيف مع تطبيقات مختلفة: يمكن ترتيب الخلايا المنقوشة بمرونة لتلبية المتطلبات بدءًا من الأنظمة الموزعة السكنية إلى محطات الأرض واسعة النطاق. على سبيل المثال، يمكن لتقنية القطع المتعدد (مثل قطع 1/3، قطع 1/4) تحسين كفاءة الوحدة بشكل أكبر، مناسبة لخلايا PERC عالية الكفاءة، TOPCon، وخلايا الوصلة غير المتجانسة (HJT).

تتكون آلة الحفر عادةً من منطقة التحميل ومنطقة الحفر ومنطقة التفريغ. بعض المعدات المتطورة تضيف أيضًا منطقة تجفيف أو وظيفة لحام متكاملة. كمثال على آلة حفر غير مدمرة عالية السرعة بمساعدة الماء تم تطويرها ذاتيًا مثل CTC-80S، تشمل تقنياتها المبتكرة ما يلي:

• حفر بالليزر: يتم حفر خطوط لا يزيد طولها عن 2 مم عند طرفي الخلية، بعمق يصل إلى 40%، مما يضمن نقاط بداية قطع دقيقة.

• تسخين + رش الماء: يقوم ليزر بقوة 300 واط بتسخين خط الحفر، يليه تبريد بالماء. باستخدام مبدأ التمدد والانكماش الحراري، تنقسم الخلية على طول خط الحفر.

• قطع غير مدمر: العملية بأكملها خالية من الإجهاد الميكانيكي، مما ينتج حواف قطع ناعمة دون التأثير على أداء الخلية، مع إنتاجية قطع تصل إلى 99.8%.

آلة نقش الخلايا الشمسية ليست مجرد سكين جراحي دقيق في إنتاج الألواح الكهروضوئية—بل هي قوة رئيسية تدفع الصناعة نحو كفاءة أعلى وتكلفة أقل. من تعزيز كفاءة الألواح إلى خفض تكاليف التصنيع، ومن تحسين سير العمل الإنتاجي إلى تلبية الطلبات المتنوعة، فإن دور آلة النقش لا يمكن الاستغناء عنه.

وجهة نظر Ooitech

تعتقد Ooitech أن: تقنية النقش بالليزر تحول القطع الدقيق وغير التلامسي إلى رافعة حاسمة لتصنيع الألواح الشمسية عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة.