Pengelasan Otomatis Meningkatkan Efisiensi Manufaktur Modul PV

Dalam produksi modul fotovoltaik, pengelasan interkoneksi (juga dikenal sebagai pengelasan busbar atau bussing) merupakan proses penting yang secara langsung memengaruhi kinerja modul, keandalan, dan biaya produksi. Langkah penting ini mengikuti penyolderan string sel dan berfungsi untuk menghubungkan beberapa string sel melalui pita konduktif, membentuk sirkuit listrik lengkap yang mampu menghasilkan daya. Seiring kemajuan teknologi fotovoltaik—terutama dengan pengurangan ketebalan wafer dan sel yang sedang berlangsung—pengelasan interkoneksi menghadapi tantangan yang semakin meningkat. Artikel ini mengkaji kebutuhan, prinsip kerja, keunggulan, dan potensi tantangan pengelasan interkoneksi otomatis dalam manufaktur fotovoltaik.

Bayangkan menangani wafer silikon yang sedelikasi sayap jangkrik—di mana sedikit kesalahan penanganan dapat menyebabkan retakan. Ini mewakili realitas manufaktur fotovoltaik saat ini. Seiring industri terus mengurangi ketebalan wafer dan sel untuk menurunkan biaya produksi, proses pengelasan menjadi semakin presisi. Bahkan variasi suhu kecil dapat menginduksi retakan mikro yang membahayakan keandalan jangka panjang. Selain itu, meningkatnya jumlah busbar pada sel surya meningkatkan titik las, menuntut efisiensi dan konsistensi yang lebih tinggi. Pengelasan manual tidak lagi dapat memenuhi persyaratan produksi fotovoltaik skala besar modern, menjadikan teknologi pengelasan interkoneksi otomatis sangat penting.

Pengelasan interkoneksi modul fotovoltaik berfungsi sebagai langkah manufaktur penting di mana string sel dari mesin tabber-stringer dihubungkan menggunakan pita konduktif (biasanya strip tembaga berlapis timah) untuk membentuk sirkuit paralel. Proses ini mengumpulkan arus yang dihasilkan oleh sel surya dan menyalurkannya melalui kotak sambungan. Kualitas pengelasan interkoneksi secara langsung memengaruhi keluaran daya, efisiensi konversi, dan keandalan jangka panjang modul.

• Pengumpulan arus: Pita interkoneksi mengumpulkan arus dari masing-masing sel menjadi keluaran yang dapat digunakan.
• Pembentukan sirkuit: Pita menghubungkan sel secara seri atau paralel untuk melengkapi sirkuit listrik.
• Pengiriman daya: Proses ini memungkinkan kemampuan keluaran daya modul.
• Jaminan keandalan: Interkoneksi berkualitas tinggi memastikan konektivitas listrik jangka panjang, mencegah degradasi daya akibat las yang buruk.

Alur kerja pengelasan interkoneksi standar meliputi:

• Persiapan string sel: Memposisikan string sel yang ditab pada workstation.
• Persiapan pita: Memotong pita sesuai panjang dan jumlah yang diperlukan sesuai spesifikasi desain.
• Penerapan fluks: Melapisi busbar sel dan pita dengan fluks untuk meningkatkan kualitas las.
• Penempatan pita: Menyelaraskan pita secara presisi pada busbar sel.
• Pengelasan: Mengikat pita ke busbar menggunakan panas (inframerah, induksi, dll.).
• Pendinginan: Membiarkan modul mendingin pasca-pengelasan.
• Inspeksi: Memverifikasi kualitas dan keandalan las.

Bahan utama meliputi:

• Pita: Biasanya strip tembaga berlapis timah dengan konduktivitas dan kemampuan solder yang sangat baik, berukuran sesuai persyaratan desain.
• Fluks: Menghilangkan oksida permukaan selama pengelasan; pemilihan mempertimbangkan aktivitas, korosivitas residu, dan dampak lingkungan.
• Solder: Mengikat pita ke busbar; paduan umum termasuk timah-timbal, timah-perak, dan timah-tembaga.

Dibandingkan dengan pengelasan manual, otomatisasi menawarkan manfaat yang signifikan:

Sistem otomatis memungkinkan produksi berkecepatan tinggi secara terus-menerus, secara dramatis mempersingkat waktu siklus. Tukang las otomatis modern biasanya menyelesaikan modul dalam 30 detik—dibandingkan 3-4 menit secara manual—meningkatkan kapasitas keluaran.

Otomatisasi secara presisi mengontrol suhu, tekanan, dan durasi, memastikan konsistensi. Variabilitas manusia pada pengelasan manual seringkali menyebabkan cacat seperti sambungan dingin, sementara otomatisasi meminimalkan masalah tersebut, meningkatkan tingkat hasil.

Terlepas dari investasi awal yang lebih tinggi, otomatisasi menurunkan biaya jangka panjang melalui pengurangan tenaga kerja, efisiensi material, dan peningkatan produktivitas. Ini juga mengurangi pengerjaan ulang dan limbah dari cacat pengelasan.

Otomatisasi menghilangkan tugas manual yang berulang sambil mengurangi paparan pekerja terhadap asap penyolderan melalui sistem ekstraksi terintegrasi.

Pengelasan otomatis menghasilkan modul yang lebih andal, meningkatkan daya saing pasar—faktor penting dalam industri fotovoltaik yang menuntut saat ini.

Sistem standar terdiri dari:

• Penanganan material: Pemuatan/pembongkaran string sel dan pita secara otomatis.
• Pemrosesan pita: Memotong, membengkokkan, dan memposisikan pita.
• Modul pengelasan: Menggunakan metode inframerah, induksi, laser, atau udara panas.
• Sistem kontrol: Mengelola parameter, pemantauan proses, dan diagnostik.
• Inspeksi visual: Memverifikasi posisi, bentuk, dan integritas las.

Alur kerja otomatis melibatkan:

1. Memuat string sel dan pita
2. Menyiapkan pita (memotong/membengkokkan)
3. Menerapkan fluks
4. Melakukan pengelasan
5. Mendinginkan modul
6. Memeriksa las
7. Membongkar modul yang sudah selesai

Menggunakan radiasi inframerah untuk pemanasan yang seragam dan terkontrol—meskipun relatif boros energi.

Menggunakan induksi elektromagnetik untuk pemanasan yang cepat dan efisien—membutuhkan peralatan yang canggih.

Menghasilkan pemanasan yang presisi dan terlokalisasi dengan dampak termal minimal—biaya peralatan lebih tinggi.

Lebih sederhana dan lebih terjangkau, tetapi menghasilkan las berkualitas lebih rendah.

Pemilihan peralatan harus memperhitungkan:

• Dimensi modul
• Teknologi sel (mono/polikristalin, PERC, dll.)
• Tradeoff metode pengelasan
• Persyaratan volume produksi
• Tingkat otomatisasi yang dibutuhkan

Sistem modern mengakomodasi berbagai ukuran sel (M6, M10, G12), dengan model canggih yang memungkinkan perubahan jalur produksi yang fleksibel.

Pengelasan interkoneksi otomatis sekarang melayani:

• Produsen skala besar yang menerapkan jalur otomatis penuh
• Produsen berukuran sedang yang mengadopsi solusi semi-otomatis
• Fasilitas R&D yang mengembangkan bahan dan proses baru

Tren yang muncul meliputi:

• Sistem pintar: Parameter pengoptimalan diri dan diagnostik jarak jauh
• Manufaktur fleksibel: Adaptasi cepat terhadap desain sel baru
• Efisiensi yang lebih tinggi: Peningkatan produktivitas lebih lanjut dan pengurangan biaya
• Produksi terintegrasi: Konektivitas tanpa batas dengan sistem manufaktur lainnya

Meskipun beberapa produsen kecil dan laboratorium masih menggunakan metode manual, kelemahan yang signifikan tetap ada:

• Throughput rendah yang tidak cocok untuk produksi massal
• Kualitas yang tidak konsisten dari variabilitas manusia
• Biaya tenaga kerja yang tinggi
• Kondisi kerja yang tidak sehat

Seiring kemajuan teknologi fotovoltaik—terutama menuju wafer yang lebih tipis—pengelasan interkoneksi otomatis telah menjadi sangat diperlukan untuk memproduksi modul surya yang andal dan berkinerja tinggi. Dengan meningkatkan efisiensi, kualitas, dan efektivitas biaya sekaligus meningkatkan keselamatan di tempat kerja, teknologi ini mewakili keunggulan strategis dalam industri surya yang kompetitif. Kemajuan di masa depan dalam sistem pengelasan yang cerdas, fleksibel, dan terintegrasi akan semakin memperkuat kemampuan manufaktur fotovoltaik.

Produsen harus mengevaluasi:

• Pemilihan peralatan berdasarkan persyaratan teknis
• Keahlian teknis untuk pengoperasian dan pemeliharaan sistem
• Analisis pengembalian investasi

Langkah-langkah yang direkomendasikan meliputi riset pasar yang menyeluruh, bermitra dengan pemasok terkemuka, program pelatihan operator, dan menerapkan sistem manajemen mutu yang kuat untuk memastikan keberhasilan adopsi otomatisasi.