Автоматизированная сварка повышает эффективность производства фотоэлектрических модулей

В производстве фотоэлектрических модулей межсоединительная сварка (также известная как сварка шинами или шинирование) является критическим процессом, который напрямую влияет на производительность, надежность и стоимость производства модулей. Этот важный этап следует за пайкой цепочек ячеек и служит для соединения нескольких цепочек ячеек с помощью проводящих лент, образуя полную электрическую цепь, способную выдавать мощность. По мере развития фотоэлектрических технологий — особенно с продолжающимся уменьшением толщины пластин и ячеек — межсоединительная сварка сталкивается со все большими проблемами. В этой статье рассматриваются необходимость, принципы работы, преимущества и потенциальные проблемы автоматизированной межсоединительной сварки в фотоэлектрическом производстве.

Представьте себе обращение с кремниевыми пластинами, хрупкими, как крылья цикады, — где малейшее неосторожное обращение может привести к трещинам. Это представляет собой нынешнюю реальность фотоэлектрического производства. Поскольку отрасль продолжает уменьшать толщину пластин и ячеек для снижения производственных затрат, процесс сварки стал все более точным. Даже незначительные перепады температуры могут вызывать микротрещины, которые ставят под угрозу долгосрочную надежность. Кроме того, растущее количество шин на солнечных элементах увеличивает количество точек сварки, требуя более высокой эффективности и согласованности. Ручная сварка больше не может соответствовать требованиям современного крупномасштабного фотоэлектрического производства, что делает технологию автоматизированной межсоединительной сварки необходимой.

Межсоединительная сварка фотоэлектрических модулей служит ключевым производственным этапом, где цепочки ячеек от машин для нарезки и сборки соединяются с использованием проводящих лент (обычно луженых медных полос) для формирования параллельных цепей. Этот процесс собирает ток, генерируемый солнечными элементами, и направляет его через распределительные коробки. Качество межсоединительной сварки напрямую влияет на выходную мощность, эффективность преобразования и долгосрочную надежность модуля.

• Сбор тока: Межсоединительные ленты объединяют ток от отдельных ячеек в полезный выход.
• Формирование цепи: Ленты соединяют ячейки последовательно или параллельно для завершения электрических цепей.
• Подача питания: Этот процесс обеспечивает возможность вывода мощности модуля.
• Обеспечение надежности: Высококачественные межсоединения обеспечивают долгосрочную электрическую связь, предотвращая снижение мощности из-за плохих сварных швов.

Стандартный рабочий процесс межсоединительной сварки включает в себя:

• Подготовка цепочки ячеек: Размещение ленточных цепочек ячеек на рабочих станциях.
• Подготовка ленты: Раскрой лент до требуемой длины и количества в соответствии со спецификациями проекта.
• Нанесение флюса: Покрытие шин ячеек и лент флюсом для улучшения качества сварки.
• Размещение ленты: Точное выравнивание лент на шинах ячеек.
• Сварка: Склеивание лент с шинами с использованием тепла (инфракрасного, индукционного и т. д.).
• Охлаждение: Дать модулям остыть после сварки.
• Инспекция: Проверка качества и надежности сварного шва.

Основные материалы включают:

• Ленты: Обычно луженые медные полосы с отличной проводимостью и паяемостью, размеры которых соответствуют требованиям проекта.
• Флюс: Удаляет поверхностные оксиды во время сварки; выбор учитывает активность, коррозионную стойкость остатков и воздействие на окружающую среду.
• Припой: Склеивает ленты с шинами; распространенные сплавы включают олово-свинец, олово-серебро и олово-медь.

По сравнению с ручной сваркой автоматизация предлагает значительные преимущества:

Автоматизированные системы обеспечивают непрерывное высокоскоростное производство, значительно сокращая время цикла. Современные автоматизированные сварочные аппараты обычно завершают модуль за 30 секунд — против 3–4 минут вручную — увеличивая производительность.

Автоматизация точно контролирует температуру, давление и продолжительность, обеспечивая согласованность. Человеческая изменчивость ручной сварки часто приводит к дефектам, таким как холодные соединения, в то время как автоматизация сводит к минимуму такие проблемы, улучшая показатели выхода.

Несмотря на более высокие первоначальные инвестиции, автоматизация снижает долгосрочные затраты за счет сокращения трудозатрат, эффективности использования материалов и повышения производительности. Это также уменьшает переделку и отходы от дефектов сварки.

Автоматизация устраняет повторяющиеся ручные задачи, уменьшая воздействие паров пайки на работников за счет интегрированных систем вытяжки.

Автоматизированная сварка производит более надежные модули, повышая конкурентоспособность на рынке — критический фактор в современной требовательной фотоэлектрической промышленности.

Стандартные системы включают:

• Обработка материалов: Автоматическая загрузка/выгрузка цепочек ячеек и лент.
• Обработка ленты: Резка, гибка и позиционирование лент.
• Сварочные модули: Использование инфракрасных, индукционных, лазерных или горячевоздушных методов.
• Системы управления: Управление параметрами, мониторинг процесса и диагностика.
• Визуальный контроль: Проверка положения, формы и целостности сварного шва.

Автоматизированный рабочий процесс включает в себя:

1. Загрузка цепочек ячеек и лент
2. Подготовка лент (резка/гибка)
3. Нанесение флюса
4. Выполнение сварных швов
5. Охлаждение модулей
6. Инспекция сварных швов
7. Выгрузка готовых модулей

Использует инфракрасное излучение для равномерного, контролируемого нагрева — хотя и относительно энергоемкого.

Использует электромагнитную индукцию для быстрого и эффективного нагрева — требует сложного оборудования.

Обеспечивает точный, локализованный нагрев с минимальным тепловым воздействием — более высокие затраты на оборудование.

Более простая и доступная, но производит сварные швы более низкого качества.

Выбор оборудования должен учитывать:

• Размеры модуля
• Технологию ячеек (моно/поликристаллические, PERC и т. д.)
• Компромиссы методов сварки
• Требования к объему производства
• Необходимый уровень автоматизации

Современные системы адаптированы к различным размерам ячеек (M6, M10, G12), а передовые модели обеспечивают гибкую переналадку производственной линии.

Автоматизированная межсоединительная сварка теперь обслуживает:

• Крупномасштабных производителей, внедряющих полностью автоматизированные линии
• Производителей среднего размера, внедряющих полуавтоматизированные решения
• Научно-исследовательские учреждения, разрабатывающие новые материалы и процессы

Новые тенденции включают:

• Интеллектуальные системы: Самооптимизирующиеся параметры и удаленная диагностика
• Гибкое производство: Быстрая адаптация к новым конструкциям ячеек
• Более высокая эффективность: Дальнейшее повышение производительности и снижение затрат
• Интегрированное производство: Бесшовная связь с другими производственными системами

Хотя некоторые небольшие производители и лаборатории по-прежнему используют ручные методы, остаются существенные недостатки:

• Низкая пропускная способность, не подходящая для массового производства
• Несогласованное качество из-за человеческой изменчивости
• Высокие затраты на рабочую силу
• Нездоровые условия труда

По мере развития фотоэлектрических технологий — особенно в направлении более тонких пластин — автоматизированная межсоединительная сварка стала незаменимой для производства высокопроизводительных, надежных солнечных модулей. Улучшая эффективность, качество и экономическую эффективность, а также повышая безопасность на рабочем месте, эта технология представляет собой стратегическое преимущество в конкурентной солнечной энергетике. Будущие достижения в области интеллектуальных, гибких и интегрированных сварочных систем еще больше укрепят возможности фотоэлектрического производства.

Производители должны оценить:

• Выбор оборудования на основе технических требований
• Технический опыт для эксплуатации и обслуживания системы
• Анализ окупаемости инвестиций

Рекомендуемые шаги включают тщательное исследование рынка, партнерство с авторитетными поставщиками, программы обучения операторов и внедрение надежных систем управления качеством для обеспечения успешного внедрения автоматизации.