informacja-prasowa-produkcja-modułów-słonecznych
Komunikat prasowy | 11/03/2025
Jak produkowane są krystaliczne moduły solarne? Spojrzenie na proces produkcji
Przy udziale w wytwarzaniu energii elektrycznej w całej UE wynoszącym około 11%, w 2024 roku energia słoneczna po raz pierwszy wyprzedziła wytwarzanie energii z węgla. Aby fotowoltaika nadal zyskiwała na znaczeniu, moduły solarne muszą być produkowane wydajnie, korzystnie cenowo i w dużych ilościach. Kluczową rolę odgrywają zautomatyzowane procesy produkcyjne. Jak produkowane są krystaliczne moduły solarne – od połączenia elektrycznego ogniw solarnych po końcową kontrolę jakości…
Energia słoneczna jest głównym elementem transformacji energetycznej. Krystaliczne moduły solarne przeważają na rynku, ponieważ ich wydajność i trwałość sprawiają, że są preferowanym wyborem w fotowoltaice. Dzięki zautomatyzowanym procesom produkcyjnym mogą być one produkowane na dużą skalę w rentowny sposób. Od precyzyjnego łączenia ogniw solarnych po proces laminowania i końcową kontrolę jakości – to najważniejsze etapy produkcji.
Wprowadzenie: Krystaliczne ogniwa solarne i budowa modułu solarnego
Moduły z krzemu krystalicznego są technologią najczęściej stosowaną w fotowoltaice. Składają się z wielu ogniw solarnych, które z kolei wykonane są z płytek krzemowych. Płytka zawiera domieszkowany krzem, który może powodować separację ładunków elektrycznych poprzez celowe dodawanie obcych atomów. Cienkie metalowe styki, tak zwane szyny zbiorcze i palce, przewodzą prąd. Drobne metalowe palce zbierają prąd na całej powierzchni ogniwa i przewodzą go do szyn zbiorczych, które służą jako magistrale do dalszego transportu energii elektrycznej.
Moduł solarny składa się z kolei z wielu ogniw solarnych. Aby chronić wrażliwe ogniwa przed czynnikami mechanicznymi i pogodowymi, są one osadzone pomiędzy kilkoma warstwami. Znajdująca się z przodu szklana płytka zapewnia stabilność, podczas gdy folia z tworzywa sztucznego (zwykle EVA = octan etylenu i winylu) służy jako materiał hermetyzujący. Tył składa się z kolejnej folii z tworzywa sztucznego lub drugiej warstwy szkła, do której przymocowana jest również skrzynka przyłączeniowa do przesyłania generowanego prądu stałego. Aluminiowa rama otacza moduł i ułatwia montaż.
Produkcja modułu solarnego – krok po kroku
Produkcja płytek krzemowych jest procesem wysokospecjalistycznym, który zazwyczaj realizowany jest przez firmy z branży zaawansowanych technologii. Faktyczna produkcja modułów solarnych rozpoczyna się od gotowych ogniw solarnych, które są już domieszkowane i pokryte powłoką antyrefleksyjną.
Krok 1: Łączenie ogniw solarnych – proces stringowania ogniw
Pierwszym krokiem w produkcji modułów solarnych jest połączenie ze sobą poszczególnych ogniw solarnych. Proces ten nazywany jest stringowaniem: Ogniwa są lutowane przez szyny zbiorcze za pomocą cienkich miedzianych pasków (tzw. taśm). Ogniwa są układane w rzędy – tak zwane ciągi. Aby uniknąć pęknięć i mikropęknięć w delikatnych ogniwach krzemowych, wymagana jest najwyższa precyzja. Proces lutowania musi być zoptymalizowany tak, aby zminimalizować naprężenia mechaniczne i termiczne.
Krok 2: Docinanie i pozycjonowanie warstw – proces Layup
Gdy wszystkie warstwy modułu solarnego, czyli szkło, folia EVA, ciągi i warstwa tylna, zostaną przycięte do odpowiedniego rozmiaru, w kolejnym etapie są precyzyjnie umieszczane jedna na drugiej. Proces ten nazywany jest Layup. Automatyczne pozycjonowanie odbywa się z dokładnością ±0,1 mm.
Krok 3: Laminowanie
Po ułożeniu poszczególne warstwy są łączone ze sobą, tworząc stabilną i trwałą całość – tak zwaną laminację. Moduł jest podgrzewany w worku próżniowym lub autoklawie, zazwyczaj do temperatury około 140°C, przy użyciu podciśnienia lub nadciśnienia (do 10 barów). Podczas tego procesu wcześniej mleczna folia EVA polimeryzuje w przezroczystą, trójwymiarowo usieciowaną warstwę tworzywa sztucznego. Powoduje to trwałe połączenie ogniw solarnych ze szkłem i tylną folią nośną.
Krok 4: Przycinanie krawędzi i ramki
Po laminowaniu moduł jest przygotowywany do ostatecznego użycia. Po pierwsze, krawędzie są przycinane w celu usunięcia wszelkich wystających materiałów, w szczególności pozostałości folii EVA i nośnej. Następnie montowana jest skrzynka przyłączeniowa. Na ostatnim etapie moduł otrzymuje aluminiową ramę, która zapewnia stabilność mechaniczną i ułatwia montaż. Rama jest mocowana za pomocą silikonu lub specjalnej taśmy.
Krok 5: Kontrola jakości i klasyfikacja
Zanim moduł solarny opuści produkcję, jest testowany pod kątem wydajności i bezpieczeństwa. Symulator promieni słonecznych mierzy krzywą charakterystyki elektrycznej, podczas gdy testy elektroluminescencji i izolacji wykrywają uszkodzenia lub wady materiałowe. Na koniec, przed zapakowaniem i dostarczeniem, moduły są klasyfikowane według poziomów wydajności.
Presja kosztowa w produkcji modułów słonecznych
Produkcja modułów słonecznych znajduje się pod ogromną presją kosztową. Podczas gdy popyt na energię odnawialną rośnie, dotacje państwowe w wielu krajach zostały zmniejszone lub całkowicie zlikwidowane. Jednocześnie konkurencja, szczególnie ze strony firm azjatyckich, zaognia sytuację rynkową. Aby zachować konkurencyjność ekonomiczną, producenci w Europie i innych krajach muszą obniżyć koszty produkcji, ale bez uszczerbku dla jakości. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu jest wykorzystanie używanych urządzeń produkcyjnych. Do 27.03 na aukcjach w Surplex dostępne są różne maszyny do produkcji modułów solarnych
Zautomatyzowana produkcja paneli solarnych jest kluczem do opłacalnych modułów, a tym samym do transformacji energetycznej.
W procesie laminowania poszczególne warstwy modułu są ze sobą łączone: szkło, EVA, ciągi i inne materiały hermetyzujące.
Dzięki precyzyjnemu nałożeniu silikonu aluminiowa rama jest bezpiecznie połączona z modułem solarnym.
