फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की निर्माण प्रक्रिया और प्रौद्योगिकी
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फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का परिचय
फोटोवोल्टिक उद्योग श्रृंखला चार चरणों में विभाजित है: पॉलीसिलिकॉन, वेफर, सौर सेल, और मॉड्यूल। पीवी मॉड्यूल श्रृंखला के डाउनस्ट्रीम छोर पर स्थित है, जो सौर सेल और पूर्ण पीवी सिस्टम के बीच स्थित है।
एक एकल सौर सेल केवल सीमित मात्रा में बिजली उत्पन्न करता है। कोशिकाओं को श्रृंखला में जोड़ा जाना चाहिए और एक मॉड्यूल में एनकैप्सुलेट किया जाना चाहिए ताकि वे एक उपयोगी शक्ति स्रोत के रूप में काम कर सकें। इसलिए पीवी मॉड्यूल सबसे छोटा अविभाज्य सौर उपकरण है जो अपने आप प्रत्यक्ष धारा आउटपुट प्रदान करने में सक्षम है। सबसे छोटी प्रभावी बिजली उत्पादन इकाई के रूप में, इसमें नौ मुख्य घटक होते हैं: सौर सेल, इंटरकनेक्ट रिबन, बस बार, टेम्पर्ड ग्लास, ईवीए, बैकशीट, एल्यूमीनियम मिश्र धातु फ्रेम, सीलेंट, और जंक्शन बॉक्स।
पीवी श्रृंखला के चार चरणों में से, मॉड्यूल खंड चीन में सबसे पहले विकसित और परिपक्व हुआ था।
मॉड्यूल उत्पादन में मुख्य रूप से दो प्रमुख चरण शामिल हैं: सेल इंटरकनेक्शन और लेमिनेशन। सेल इंटरकनेक्शन मॉड्यूल के विद्युत प्रदर्शन को निर्धारित करता है। पीवी मॉड्यूल के लिए मानक सेल गणना 60 या 72 सेल है, जो 10 या 12 तांबे के रिबन द्वारा बस बार के रूप में जुड़े होते हैं, जिसमें छह समूह एक मॉड्यूल बनाने के लिए आपस में जुड़े होते हैं।
एक पीवी मॉड्यूल कम से कम 25 वर्षों तक चलने की उम्मीद की जाती है, इसलिए इसे पर्यावरणीय तनाव का सामना करना होगा और कुछ हद तक यांत्रिक शक्ति प्रदान करनी होगी। सेल इंटरकनेक्शन के बाद, सामग्री को आमतौर पर नीचे से ऊपर तक टेम्पर्ड ग्लास, ईवीए, सेल और बैकशीट के रूप में व्यवस्थित किया जाता है, फिर लेमिनेशन के माध्यम से एक साथ सील किया जाता है। बैकशीट और टेम्पर्ड ग्लास सेल और ईवीए को अंदर एनकैप्सुलेट करते हैं, जबकि एल्यूमीनियम फ्रेम और सीलेंट किनारों की रक्षा और सील करते हैं।
समग्र मॉड्यूल निर्माण कार्यप्रवाह को इसमें विभाजित किया जा सकता है: सोल्डरिंग, लेअप, लेमिनेशन, EL परीक्षण, फ्रेमिंग, जंक्शन बॉक्स स्थापना, सफाई, IV परीक्षण, अंतिम निरीक्षण और पैकेजिंग। इनमें से, सोल्डरिंग और लेमिनेशन में सबसे अधिक तकनीकी सामग्री और मूल्य होता है।
मॉड्यूल उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले उपकरण
मॉड्यूल उपकरण सीधे उत्पादन कार्यप्रवाह के प्रत्येक चरण से मेल खाते हैं। मुख्य मशीनों में लेज़र कटिंग मशीन, टैबर स्ट्रिंगर, स्वचालित ले-अप उपकरण, लेमिनेटर और स्वचालित उत्पादन लाइनें शामिल हैं।
व्यक्तिगत चरणों को देखते हुए: सोल्डरिंग चरण में लेजर कटिंग मशीन, बस बार वेल्डिंग मशीन और सेल टैबर स्ट्रिंगर की आवश्यकता होती है; लेअप चरण में टेम्पलेट-प्लेसिंग मशीन का उपयोग होता है; लेमिनेशन चरण में लेमिनेटर की आवश्यकता होती है; EL परीक्षण चरण में EL परीक्षक की आवश्यकता होती है; फ्रेमिंग चरण में स्वचालित फ्रेम-प्लेसिंग और फ्रेमिंग मशीन की आवश्यकता होती है; जंक्शन बॉक्स चरण में जंक्शन बॉक्स सोल्डरिंग मशीन की आवश्यकता होती है; सफाई चरण में मॉड्यूल टर्नओवर इकाई की आवश्यकता होती है; IV परीक्षण चरण में IV कर्व परीक्षकका उपयोग होता है; अंतिम निरीक्षण में टर्नओवर निरीक्षण इकाई की आवश्यकता होती है; और पैकेजिंग में पैकेजिंग लाइन की आवश्यकता होती है।
व्यक्तिगत मशीनों के अलावा, उपकरण आपूर्तिकर्ता प्रत्येक चरण को कवर करने वाली पूरी तरह से स्वचालित मॉड्यूल असेंबली लाइनें भी प्रदान कर सकते हैं, जिससे टर्नकी परियोजनाएं संभव होती हैं।
सौर सेल मॉड्यूल की गुणवत्ता और लागत सीधे पूरे सिस्टम की गुणवत्ता और लागत को प्रभावित करती है। तो मॉड्यूल उत्पादन कार्यप्रवाह वास्तव में कैसा दिखता है?
मॉड्यूल संरचना
हाफ-सेल मॉड्यूल संरचना
हाफ-सेल मॉड्यूल में, कोशिकाओं को आधा काट दिया जाता है ताकि प्रत्येक सेल का ऑपरेटिंग करंट आधा हो जाए। यह रिबन पर विद्युत हानि को काफी कम करता है और मॉड्यूल के सेल-टू-मॉड्यूल (CTM) अनुपात में सुधार करता है।
हाफ-सेल मॉड्यूल में कोशिकाओं के बीच का अंतर बड़ा होता है, जो कांच से वापस कोशिकाओं पर परावर्तित प्रकाश को थोड़ा बढ़ाता है। सेल करंट जितना अधिक होगा, हाफ-सेल तकनीक से लाभ उतना ही अधिक होगा।
मॉड्यूल उत्पादन कार्यप्रवाह
मॉड्यूल उत्पादन प्रक्रिया आम तौर पर सात चरणों से गुजरती है: स्ट्रिंगिंग, ले-अप, लेमिनेशन, फ्रेमिंग, जंक्शन बॉक्स स्थापना, क्योरिंग और परीक्षण, अंतिम पैकेजिंग और बाजार में वितरण से पहले। फुल-सेल मॉड्यूल के विपरीत, हाफ-सेल मॉड्यूल मॉड्यूल चरण में सेल कटिंग लागू करते हैं, लेज़र कटिंग मशीन के साथ एक कटिंग चरण जोड़ते हैं, जिसके बाद स्ट्रिंगिंग और ले-अप प्रक्रियाओं को समायोजित किया जाता है। सेल पक्ष पर, हाफ-सेल तकनीक को सेल लेआउट को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।
स्ट्रिंगिंग
रिबन का उपयोग करके (मैन्युअल या स्वचालित रूप से), प्रत्येक सेल के आगे और पीछे को एक साथ मिलाया जाता है ताकि एक श्रृंखला-जुड़ा सेल स्ट्रिंग बन सके।
मुख्य प्रक्रिया नियंत्रण: कोल्ड सोल्डरिंग, ओवर-सोल्डरिंग, सेल क्रैकिंग और सोल्डर पुल स्ट्रेंथ।
हाफ-सेल मॉड्यूल के लिए मुख्यधारा का लेआउट दो-खंड डिज़ाइन (जैसा दिखाया गया है) अपनाता है। ऊपरी और निचले हिस्से समानांतर में जुड़े होते हैं और बाईपास डायोड का उपयोग करते हैं। लीड-आउट पॉइंट पूर्ण-सेल मॉड्यूल के शीर्ष से बदलकर मध्य में आ जाता है, जिससे यह ऊर्ध्वाधर स्थापना के लिए उपयुक्त हो जाता है।
लेअप
सेल स्ट्रिंग्स के जुड़ने और निरीक्षण पास करने के बाद, सेल स्ट्रिंग्स, ग्लास, कटे हुए EVA और बैकशीट को लेमिनेशन की तैयारी में एक विशिष्ट क्रम में बिछाया जाता है। लेअप के दौरान, सेल स्ट्रिंग्स और ग्लास जैसी सामग्रियों की सापेक्ष स्थिति स्थिर रखी जाती है, और सेलों के बीच की दूरी को समायोजित किया जाता है ताकि लेमिनेशन के लिए एक अच्छा आधार मिल सके। नीचे से ऊपर तक बिछाने का क्रम है: ग्लास, EVA, सेल, EVA, ग्लास फाइबर और बैकशीट।
लैमिनेशन
बिछाई गई सेल असेंबली को लेमिनेटर में रखा जाता है। वैक्यूम द्वारा मॉड्यूल के अंदर की हवा निकाली जाती है, फिर EVA को पिघलाने के लिए गर्मी लगाई जाती है, जिससे सेल, ग्लास और बैकशीट एक साथ बंध जाते हैं। अंत में, मॉड्यूल को ठंडा करके हटा दिया जाता है। लेमिनेशन मॉड्यूल उत्पादन में महत्वपूर्ण चरण है, जिसमें लेमिनेशन तापमान और समय EVA के गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं। सामान्य EVA का उपयोग करते समय, लेमिनेशन चक्र का समय लगभग 10 से 15 मिनट होता है, जिसमें क्योरिंग तापमान 135 से 145 डिग्री सेल्सियस होता है।
मुख्य प्रक्रिया नियंत्रण: बुलबुले, खरोंच, डेंट, उभार और सेल क्रैकिंग।
यह ध्यान देने योग्य है कि लेमिनेशन से पहले, मॉड्यूल के प्रदर्शन और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सख्त उपस्थिति निरीक्षण और EL परीक्षण आवश्यक है।
उपस्थिति निरीक्षण
EL निरीक्षण
फ्रेमिंग
फ्रेम मॉड्यूल के टेम्पर्ड ग्लास और लेमिनेटेड मॉड्यूल के किनारों और कोनों की रक्षा करता है, जिससे बाद में स्थापना आसान हो जाती है।
मुख्य प्रक्रिया नियंत्रण: डेंट, घर्षण, खरोंच, लापता माउंटिंग होल, पीछे की ओर सीलेंट का अतिप्रवाह, बुलबुले और सीलेंट की कमी।
जंक्शन बॉक्स स्थापना
जंक्शन बॉक्स PV मॉड्यूल को जोड़ता और सुरक्षित करता है, साथ ही मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न करंट को उपयोगकर्ता के लिए बाहर ले जाता है।
मुख्य प्रक्रिया नियंत्रण: बुलबुले और सीलेंट का अतिप्रवाह।
क्योरिंग
पहले फ्रेमिंग और जंक्शन बॉक्स स्थापना चरणों के दौरान इंजेक्ट किया गया सीलेंट ठीक हो जाता है, जिससे सील मजबूत होती है और मॉड्यूल बाद में कठोर बाहरी वातावरण से सुरक्षित रहता है।
मुख्य प्रक्रिया नियंत्रण: इलाज का समय, तापमान और आर्द्रता।
परीक्षण
विद्युत प्रदर्शन मापदंडों को मापा जाता है ताकि मॉड्यूल का ग्रेड निर्धारित किया जा सके। तीन मुख्य परीक्षण शामिल हैं: इन्सुलेशन वोल्टेज सहनशीलता परीक्षण, जो उच्च वोल्टेज के तहत फ्रेम और आंतरिक जीवित भागों (कोशिकाओं, रिबन आदि) के बीच सुरक्षा की जांच करता है; ग्राउंड निरंतरता परीक्षण, जो फ्रेम और जमीन के बीच प्रतिरोध को मापता है ताकि पुष्टि हो सके कि फ्रेम ग्राउंडिंग सही है या नहीं; और IV परीक्षण, जो मॉड्यूल ग्रेड निर्धारित करने के लिए विद्युत प्रदर्शन मापदंडों को मापता है।
एकल पीवी मॉड्यूल का उत्पादन प्रवाह
एक औद्योगिक रोबोट किताब के आकार की एकल पीवी कोशिकाओं को उत्पादन लाइन पर रखता है।
व्यवस्थित पीवी कोशिकाओं को बांधा और सोल्डर किया जाता है, जिसमें 12 कोशिकाओं की एक पंक्ति को सोल्डर और काटा जाता है। मशीनीकरण से पहले, इस काम के लिए लगभग चार या पांच लोगों को एक साथ काम करने की आवश्यकता होती थी।
सोल्डर की गई पीवी कोशिकाओं का गुणवत्ता निरीक्षण किया जाता है। जिनमें गुणवत्ता संबंधी कोई समस्या नहीं होती, उन्हें सीधे अगले चरण में व्यवस्था और संगठन के लिए भेज दिया जाता है।
पीवी कोशिकाओं को प्रति समूह 12 कोशिकाओं की छह पंक्तियों में व्यवस्थित किया जाता है।
हीटिंग, ग्लूइंग और फिल्म एप्लिकेशन किया जाता है।
पहली परत कांच है, दूसरी EVA है, बीच में पीवी कोशिकाएं हैं, चौथी फिर से EVA है, और पांचवीं बैकशीट है, जो जलरोधक और संक्षारण प्रतिरोध के लिए उपयोग की जाती है।
एक मोनोक्रिस्टलाइन पीवी मॉड्यूल समूह में पांच परतें होती हैं। लेमिनेशन इन पांच परतों को एक में जोड़ता है।
लेमिनेशन और चार घंटे के कोल्ड क्योरिंग के बाद, मैन्युअल धूल हटाने का काम किया जाता है और किनारों और कोनों का निरीक्षण किया जाता है।
तैयार पीवी मॉड्यूल का एक सिम्युलेटेड सूर्य प्रकाश कार्यात्मक परीक्षण किया जाता है।
अंतिम निरीक्षण और पैकेजिंग की जाती है।
Ooitech का दृष्टिकोण
Ooitech का मानना है: फोटोवोल्टिक मॉड्यूल निर्माण सटीक सेल स्ट्रिंगिंग और विश्वसनीय लेमिनेशन पर निर्भर करता है, जिसमें हाफ-सेल तकनीक और सख्त EL परीक्षण उच्च दक्षता और दीर्घकालिक विश्वसनीयता की कुंजी हैं।
