Технология кремниевых солнечных модулей

Данный материал продолжает цикл статей о производстве компонентов для солнечной энергетики. Сегодня мы рассмотрим типичный технологический процесс изготовления солнечных батарей на основе кристаллических кремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП).

Солнечные модули (или как их еще часто называют — солнечные батареи) являются важнейшим компонентом для строительства солнечных электростанций. От технических параметров солнечных модулей зависит то, какое количество электроэнергии удастся получить с единицы площади, как долго это будет продолжаться и какие придется нести затраты. На сегодняшний день цены на солнечные батареи во всем мире постепенно снижаются, что немало способствует совершенствованию технологических процессов и переход от ручных операций к автоматической работе. Достижение равенства цен на электроэнергию, производимую из возобновляемых источников, и электроэнергию, производимую из традиционных источников, — главная цель всей отрасли. При решении этой задачи у потребителя исчезнет основной аргумент в пользу традиционных источников электроэнергии — их условная дешевизна.

Производство солнечных модулей: основные технологические этапы

Производство солнечных батарей включает в себя ряд технологических операций:

  • пайка фотоэлектрических преобразователей в соответствие с заданной схемой электрической коммутации
  • герметизация соединенных ФЭП в ламинат
  • монтаж рамы и комтационной коробки
  • тестирование

Общая блок-схема типичного технологического процесса производства солнечных модулей приведена ниже.

Кремниевые солнечные модули

Как и любое производство, изготовление солнечных батарей начинается с входного контроля и подготовки исходных материалов и комплектующих. Кроме фотоэлектрических преобразователей на производстве применяются:

  • стекло
  • медные шины
  • флюсы
  • защитные и клеевые пленки
  • провода
  • контактные разъемы
  • коммутационные коробки
  • защитные диоды
  • алюминиевые профили и другие материалы.

После этого, специальным образом отсортированные ФЭП поступают на операцию сборки с помощью табберов/стрингеров, т.е. strings) требуемой длины.

Кремниевые солнечные модули

Следующая операция осуществляется последовательно — параллельное соединение ранее подготовленных цепочек ФЭП в матрицу (например, размером 6×10 элементов) и формируется «сэндвич», состоящий из стекла, предварительно порезанной пленки герметизирующего материала (EVA), фотоэлектрических преобразователей. материала и тыльной защиты модуля (Tedlar). Фактически, на данном этапе формируется внутренняя электрическая схема солнечного модуля и определяется значение его рабочего напряжения и рабочего тока.

Кремниевые солнечные модули

После сборки всех составляющих солнечного модуля, полученный полуфабрикат проходит тестирование на отсутствие разрывов электрической цепи и поступает на герметизацию при высокой температуре и избыточном давлении. Эта операция носит название ламинирования, а полуфабрикат, вышедший в ее результате — называется ламинатом.

Кремниевые солнечные модули

Подготовленный на предыдущих этапах ламинат, уже способный генерировать электрическую энергию, но все еще не являющийся конечным продуктом. Для завершения производства необходимо установить раму по периметру солнечного модуля и смонтировать соединительную коммутационную коробку. Эти операции могут осуществляться как вручную, так и с помощью специальных роботизированных установок:

Кремниевые солнечные модули

Тестирование готового солнечного модуля включает определение электрических параметров и измерение напряжения на пробой. В качестве тестеров может использоваться как компактное оборудование, подобное показанному на рисунке ниже, так и специально подготовленные измерительные помещения, в которых устанавливаются сверхточные имитаторы солнечного излучения с необходимыми характеристиками. После тестирования готовые солнечные модули упорядочены по классам продукции, упаковываются и поступают на склад или отправляются потребителям.

Кремниевые солнечные модули

Как и любой технологический процесс, изготовление солнечных батарей имеет достаточно большое количество технологических нюансов и «ноу-хау». Очень важно то, насколько тщательно на производстве соблюдаются требования технологии, проводится входной и промежуточные контроли, какие фотоэлектрические преобразователи, а также другие материалы и оборудование используются и насколько велика вероятность вмешательства «человеческого фактора». В последнее время наметилась тенденция на укрупнение заводов по производству солнечных батарей. Типичная полуавтоматическая производственная линия имеет годовую мощность около 30 МВт. А крупнейшие мировые производители переместили свои сборочные линии в Азию и наращивают производительность до сотен МВт в год. Их продукция проходит самый жесткий контроль качества и сертифицируется на соответствие международным стандартам качества. Все это создает очень неблагоприятные условия для более мелких производителей, но в целом способствует удешевлению солнечных батарей и снижению стоимости «солнечной» электроэнергии.

 

Ключевые направления деятельности Авенстон

Промышленные солнечные электростанции

Строим сетевые солнечные электростанции для продажи электроэнергии в сеть по договорам PPA и через систему аукционов. Наземные солнечные электростанции "под ключ" – проектирование, генподряд, подключение к сетям.
Узнать больше

Коммерческие солнечные электростанции

С 2010 года производим полный комплекс работ по разработке проектов, строительству и сервисному обслуживанию солнечных фотоэлектрических электростанций всех типов. Большой практический опыт строительства солнечных электростанций для бизнеса.
Узнать больше

Системы накопления электроэнергии

Полный спектр услуг по внедрению технологий хранения энергии (BESS) для солнечных электростанций и других объектов ВИЭ, промышленности и коммерческого сектора. Проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию систем накопления энергии.
Узнать больше

Собственные продукты

Компания Авенстон уделяет внимание постоянному развитию и инновационной деятельности, направленной на усовершенствование наших решений и внедрение новых уникальных продуктов. Наш технический отдел разрабатывает и производит уникальные продукты и решения.
Узнать больше