مقدمة عن الوحدات الكهروضوئية

تنقسم سلسلة الصناعة الكهروضوئية إلى أربع مراحل: البولي سيليكون، الرقاقة، الخلية الشمسية، والوحدة. تقع الوحدة الكهروضوئية في الطرف السفلي من السلسلة، بين الخلية الشمسية والنظام الكهروضوئي الكامل.

تولد الخلية الشمسية الواحدة كمية محدودة فقط من الكهرباء. يجب توصيل الخلايا على التوالي وتغليفها في وحدة قبل أن تتمكن من العمل كمصدر طاقة قابل للاستخدام. لذلك، فإن الوحدة الكهروضوئية هي أصغر جهاز شمسي غير قابل للتجزئة قادر على توفير خرج تيار مستمر بمفرده. كأصغر وحدة فعالة لتوليد الطاقة، تتكون من تسعة مكونات أساسية: الخلايا الشمسية، أشرطة التوصيل، أشرطة التجميع، الزجاج المقسى، EVA، الطبقة الخلفية، إطار الألومنيوم، المادة المانعة للتسرب، وصندوق التوصيل.

من بين المراحل الأربع لسلسلة PV، كان قطاع الوحدات هو الأقدم في التطور والنضج في الصين.

يتضمن إنتاج الوحدات بشكل أساسي خطوتين رئيسيتين: ربط الخلايا والتصفيح. يحدد ربط الخلايا الأداء الكهربائي للوحدة. العدد القياسي للخلايا في الوحدة الكهروضوئية هو 60 أو 72 خلية، متصلة بواسطة 10 أو 12 شريطًا نحاسيًا يعمل كأشرطة تجميع، مع ست مجموعات مترابطة لتشكيل وحدة واحدة.

من المتوقع أن تدوم الوحدة الكهروضوئية لمدة 25 عامًا على الأقل، لذا يجب أن تتحمل الضغوط البيئية وتوفر درجة من القوة الميكانيكية. بعد ربط الخلايا، يتم ترتيب المواد عادةً من الأسفل إلى الأعلى كالتالي: الزجاج المقسى، EVA، الخلايا، والطبقة الخلفية، ثم يتم إغلاقها معًا من خلال التصفيح. تقوم الطبقة الخلفية والزجاج المقسى بتغليف الخلايا و EVA بالداخل، بينما يحمي إطار الألومنيوم والمادة المانعة للتسرب الحواف ويغلقها.

يمكن تقسيم سير عمل تصنيع الوحدات بشكل عام إلى: اللحام، التجميع، التصفيح، اختبار EL، التأطير، تركيب صندوق التوصيل، التنظيف، اختبار IV، الفحص النهائي، والتغليف. من بين هذه العمليات، يحمل اللحام والتصفيح أعلى محتوى تقني وقيمة.

المعدات المستخدمة في إنتاج الوحدات

تتوافق معدات الوحدات مباشرة مع كل مرحلة من سير عمل الإنتاج. تشمل الآلات الرئيسية آلات القطع بالليزر، آلات لحام الأشرطة، معدات التجميع الأوتوماتيكية، آلات التصفيح، وخطوط الإنتاج الأوتوماتيكية.

بالنظر إلى المراحل الفردية: تتطلب مرحلة اللحام آلات القطع بالليزر، آلات لحام القضبان النحاسية، وآلات لحام أشرطة الخلايا؛ تستخدم مرحلة التجميع آلات وضع القوالب؛ تتطلب مرحلة التصفيح آلة تصفيح؛ تتطلب مرحلة اختبار EL جهاز اختبار EL؛ تتطلب مرحلة التأطير آلات وضع الإطارات والتأطير الأوتوماتيكية؛ تتطلب مرحلة صندوق التوصيل آلة لحام صندوق التوصيل؛ تتطلب مرحلة التنظيف وحدات قلب الوحدات؛ تستخدم مرحلة اختبار IV جهاز اختبار منحنى IV؛ يتطلب الفحص النهائي وحدة فحص قلب؛ ويتطلب التغليف خط تغليف.

بالإضافة إلى الآلات الفردية، يمكن لموردي المعدات أيضًا توفير خطوط تجميع أوتوماتيكية بالكامل للوحدات تغطي جميع المراحل، مما يتيح مشاريع تسليم المفتاح.

تؤثر جودة وتكلفة وحدات الخلايا الشمسية بشكل مباشر على جودة وتكلفة النظام بأكمله. إذن كيف يبدو سير عمل إنتاج الوحدات فعليًا؟

هيكل الوحدة

هيكل الوحدة نصف الخلية

في وحدات نصف الخلية، يتم قطع الخلايا إلى نصفين بحيث ينخفض تيار التشغيل لكل خلية إلى النصف. يقلل هذا بشكل كبير من الفقد الكهربائي على الأشرطة ويحسن نسبة الخلية إلى الوحدة (CTM) للوحدة.

الفجوات بين الخلايا في وحدة نصف الخلية أكبر، مما يزيد قليلاً من الضوء المنعكس من الزجاج إلى الخلايا. كلما زاد تيار الخلية، زادت الفائدة المكتسبة من تقنية نصف الخلية.

سير عمل إنتاج الوحدات

تمر عملية إنتاج الوحدات بشكل عام بسبع مراحل: التوصيل، التجميع، التصفيح، التأطير، تركيب صندوق التوصيل، المعالجة، والاختبار، قبل التغليف النهائي والتسليم إلى السوق. على عكس الوحدات كاملة الخلية، تقوم وحدات نصف الخلية بتنفيذ قطع الخلايا في مرحلة الوحدة، مما يضيف خطوة قطع باستخدام آلة القطع بالليزر، وبعد ذلك يتم تعديل عمليات التوصيل والتجميع. على جانب الخلية، تتطلب تقنية نصف الخلية تعديل تخطيط الخلايا.

التوصيل

باستخدام الأشرطة (يدويًا أو تلقائيًا)، يتم لحام الجزء الأمامي والخلفي لكل خلية معًا لتشكيل سلسلة خلايا متصلة على التوالي.

ضوابط العملية الرئيسية: اللحام البارد، اللحام الزائد، تشقق الخلايا، وقوة سحب اللحام.

التصميم السائد للوحدات نصف الخلية يعتمد تصميمًا من جزأين (كما هو موضح). النصفان العلوي والسفلي متصلان على التوازي ويستخدمان ثنائيات تجاوز. تتغير نقطة الإخراج من أعلى الوحدة كاملة الخلية إلى المنتصف، مما يجعلها مناسبة للتركيب الرأسي.

التجميع

بعد توصيل سلاسل الخلايا واجتياز الفحص، يتم ترتيب سلاسل الخلايا والزجاج و EVA المقطوع والطبقة الخلفية بترتيب معين استعدادًا للتصفيح. أثناء التجميع، يتم تثبيت المواضع النسبية لسلاسل الخلايا والمواد مثل الزجاج، ويتم ضبط التباعد بين الخلايا لتوفير أساس جيد للتصفيح. ترتيب التجميع من الأسفل إلى الأعلى هو: الزجاج، EVA، الخلايا، EVA، الألياف الزجاجية، والطبقة الخلفية.

التصفيح

يتم وضع تجميع الخلايا المرتبة في آلة التصفيح. يتم إزالة الهواء داخل الوحدة بواسطة التفريغ، ثم يتم تطبيق الحرارة لإذابة EVA، مما يربط الخلايا والزجاج والطبقة الخلفية معًا. أخيرًا، يتم تبريد الوحدة وإزالتها. التصفيح هو الخطوة الحاسمة في إنتاج الوحدة، حيث يتم تحديد درجة حرارة ووقت التصفيح حسب خصائص EVA. عند استخدام EVA العادي، يكون وقت دورة التصفيح حوالي 10 إلى 15 دقيقة، مع درجة حرارة معالجة تتراوح بين 135 و 145 درجة مئوية.

ضوابط العملية الرئيسية: الفقاعات، الخدوش، الانبعاجات، الانتفاخ، وتشقق الخلايا.

من الجدير بالذكر أنه قبل التصفيح، يلزم إجراء فحص صارم للمظهر واختبار EL لضمان أداء الوحدة وسلامتها.

فحص المظهر

فحص EL

التأطير

الإطار يحمي حواف وزوايا الزجاج المقسى للوحدة والوحدة المصفحة، مما يجعل التركيب لاحقًا أسهل.

ضوابط العملية الرئيسية: الانبعاجات، التآكل، الخدوش، فتحات التثبيت المفقودة، تسرب المادة المانعة على الظهر، الفقاعات، ونقص المادة المانعة.

تركيب صندوق التوصيل

يقوم صندوق التوصيل بتوصيل وحماية الوحدة الكهروضوئية مع توصيل التيار الناتج عن الوحدة إلى الخارج للمستخدم.

ضوابط العملية الرئيسية: الفقاعات وتسرب المادة المانعة.

المعالجة

يتم معالجة المادة المانعة للتسرب التي تم حقنها أثناء خطوات التجميع السابقة للإطار وصندوق التوصيل لتقوية الختم وحماية الوحدة من البيئات الخارجية القاسية بعد ذلك.

ضوابط العملية الرئيسية: وقت المعالجة، درجة الحرارة، والرطوبة.

الاختبار

يتم قياس معلمات الأداء الكهربائي لتحديد درجة الوحدة. يتم تضمين ثلاثة اختبارات رئيسية: اختبار تحمل الجهد العازل، الذي يتحقق من السلامة بين الإطار والأجزاء الحية الداخلية (الخلايا، الأشرطة، إلخ) تحت الجهد العالي؛ اختبار استمرارية التأريض، الذي يقيس المقاومة بين الإطار والأرض لتأكيد سلامة تأريض الإطار؛ واختبار IV، الذي يقيس معلمات الأداء الكهربائي لتحديد درجة الوحدة.

تدفق إنتاج وحدة كهروضوئية واحدة

• روبوت صناعي يضع خلايا كهروضوئية مفردة بحجم كتاب على خط الإنتاج.

• يتم لصق ولحام الخلايا الكهروضوئية المرتبة، مع لحام صف من 12 خلية وقطعها. قبل الميكنة، كان هذا العمل يتطلب حوالي أربعة أو خمسة أشخاص يعملون في وقت واحد.

• تخضع الخلايا الكهروضوئية الملحومة لفحص الجودة. يتم إرسال تلك التي لا تحتوي على مشاكل جودة مباشرة إلى المرحلة التالية للترتيب والتنظيم.

• يتم ترتيب الخلايا الكهروضوئية في ستة صفوف كل منها 12 خلية لكل مجموعة.

• يتم التسخين واللصق وتطبيق الفيلم.

• الطبقة الأولى هي الزجاج، والثانية هي EVA، والوسطى هي الخلايا الكهروضوئية، والرابعة هي EVA مرة أخرى، والخامسة هي الطبقة الخلفية، المستخدمة للعزل المائي ومقاومة التآكل.

• مجموعة الوحدات الكهروضوئية أحادية البلورة تتكون من خمس طبقات. التصفيح يدمج هذه الطبقات الخمس في طبقة واحدة.

• بعد التصفيح وأربع ساعات من المعالجة الباردة، يتم إجراء إزالة الغبار يدويًا وفحص الحواف والزوايا.

• تخضع الوحدة الكهروضوئية النهائية لاختبار وظيفي تحت ضوء الشمس المحاكى.

• يتم إجراء الفحص النهائي والتعبئة.

رؤية Ooitech

تعتقد Ooitech: تصنيع الوحدات الكهروضوئية يتلخص في توصيل الخلايا بدقة وتصفيح موثوق، مع تقنية نصف الخلية واختبار EL الصارم كمفتاح لتحقيق كفاءة أعلى وموثوقية طويلة الأمد.