از سلولهای خورشیدی تا ماژولهای نهایی: نحوه کار خط تولید پنل خورشیدی
فهرست مطالب
یک راه مفید برای درک کارخانه ماژول خورشیدی این است که لحظهای نام ماشینها را نادیده بگیرید و ببینید چه اتفاقی برای محصول میافتد.
در ابتدا، سلولهای شکننده و رولها یا ورقهایی از مواد وجود دارند. در میانه، یک مدار متصل الکتریکی درون یک انباشته شل محبوس شده است. در پایان، یک محصول مهر و موم شده با شماره سریال، توان اندازهگیری شده، سوابق بازرسی و یک تصمیم وجود دارد: آزادسازی، دوبارهکاری یا رد.
این تغییر در سه دگرگونی کلی رخ میدهد.
| دگرگونی | چه چیزی وارد میشود | چه چیزی باید از مرحله خارج شود | خانوادههای اصلی فرآیند |
|---|---|---|---|
| سلولها به یک مدار تبدیل میشوند | سلولهای خورشیدی مرتب یا آماده شده | رشتههای متصل که به عنوان مدار ماژول مورد نظر چیده شدهاند | آمادهسازی سلول، استرینگینگ، لایآپ، باسینگ، بازرسی درون فرآیندی |
| انباشته به یک لمینیت تبدیل میشود | شیشه، انکپسولانت، سلولهای متصل و مواد پشتی | یک لمینیت چسبیده و محافظت شده | آمادهسازی مواد، انباشتهسازی، بازرسی، لمینیشن |
| لمینیت به یک ماژول آزاد شده تبدیل میشود | پنل لمینیت شده | محصول نهایی مکانیکی، متصل الکتریکی، تست شده، شناسایی شده | برش، قاببندی، کار جعبه اتصال، پخت، تست EL، IV و ایمنی، برچسبزنی |
این دیدگاه فرآیندی هدفی متفاوت از کاتالوگ ماشینآلات دارد. خوانندگانی که به مرجع دقیق تجهیز به تجهیز نیاز دارند میتوانند از مقاله Ooitech در مورد چه ماشینهایی برای ساخت پنلهای خورشیدی استفاده میشود. در اینجا، سوال این است که این عملیات چگونه به یکدیگر وابسته هستند.
سلولها به یک مدار الکتریکی کنترلشده تبدیل میشوند
بیشتر کارخانههای مونتاژ ماژول با سلولهای فتوولتائیک خریداریشده شروع میکنند. اولین تصمیمات تولید قبلاً در طراحی محصول تعبیه شده است: سلول کامل یا سلول برشخورده، کنتاکت جلوی معمولی یا کنتاکت پشتی، تعداد و موقعیت روبانها، طول رشته، فاصله، موقعیت خروجی و آرایش نهایی مدار.
اگر طراحی از سلولهای تقسیمشده استفاده کند، یک فرآیند لیزری قطعات مورد نیاز را آماده میکند. سپس فرآیند رشتهسازی، روبان رسانا را به سلولها لحیم کرده و آنها را به صورت سری متصل میکند. رشتههای تکمیلشده به مرحله چیدمان میروند، جایی که روی شیشه و انکپسولانت آمادهشده قرار میگیرند. اتصال باس، رشتهها را مطابق طراحی الکتریکی ماژول به هم متصل میکند.
این عملیات اغلب به عنوان دستههای ماشینآلات جداگانه فروخته میشوند، اما کارخانه آنها را به عنوان یک مشکل پیوسته تجربه میکند: ساخت مدار بدون شکستن سلولها، داغ شدن بیش از حد ساختارهای حساس، تغییر هندسه یا ایجاد اتصالات الکتریکی ضعیف.
تحویلها مهم هستند. یک رشته ممکن است بازرسی بصری خود را پشت سر بگذارد اما همچنان در حین بلند شدن، چرخش یا قرار گرفتن آسیب ببیند. یک رشته که به درستی لحیم شده است، اگر مرجع چیدمان اشتباه باشد، میتواند به یک ماژول با تراز ضعیف تبدیل شود. یک روبان باس ممکن است از نظر الکتریکی متصل باشد اما برای فرآیند جعبه اتصال بعدی در موقعیت نامناسبی قرار گیرد.
به همین دلیل، جابجایی سلول، تصحیح بینایی، حمل و نقل رشته، دقت چیدمان و کنترل اتصال باس باید با هم مهندسی شوند. خرید هر ایستگاه بر اساس مشخصات بروشور خود، رابطهایی را که بسیاری از تلفات تولید در آنها ظاهر میشود، نادیده میگیرد.
مرز پرهزینه قبل از لمینیشن قرار دارد
قبل از لمینیشن، ماژول هنوز قابل باز شدن است. یک رشته آسیبدیده قابل تعویض است. یک روبان جابجا شده قابل اصلاح است. گرد و غبار قابل حذف است. انکپسولانت یا مواد پشتی قابل جابجایی است.
پس از لمینیشن، همان اصلاحات بدون قربانی کردن ماژول دشوار، غیراقتصادی یا غیرممکن میشود. این باعث میشود بازرسی قبل از لمینیشن چیزی بیش از یک روال بخش کیفیت باشد. این یک مرز اقتصادی در جریان تولید است.
یک گیت منطقی دو نوع شواهد را بررسی میکند.
بازرسی بصری شامل قرارگیری مواد، آلودگی، فاصله بین رشتهها، موقعیت خروجیها، چینخوردگی، اشیاء خارجی و آسیبهای آشکار است. بازرسی EL وضعیت الکتریکی مدار سلول متصل را پوشش میدهد، از جمله عیوبی که ممکن است در نور معمولی قابل مشاهده نباشند.
هدف ایجاد یک گزارش بازرسی دیگر نیست. بلکه جلوگیری از عبور نقصهای قابل پیشگیری به یک فرآیند غیرقابل برگشت است. هنگامی که یک خط به طور مکرر همان مشکل را در این گیت پیدا میکند، پاسخ صحیح اصلاح فرآیند بالادستی است، نه صرفاً افزودن بازرسان بیشتر.
یک انباشته شل به یک لمینت محافظ تبدیل میشود
انباشته ماژول معمولاً شامل شیشه جلو، انکپسولانت، مدار سلول متصل، لایه دوم انکپسولانت و یا یک پشتی پلیمری یا شیشه عقب است. سیستمهای برش و لایهگذاری مواد، آن لایهها را به ابعاد محصول آماده میکنند. تجهیزات جابجایی لبهها و نقاط مرجع آنها را در حین حرکت انباشته به سمت لمینیشن تحت کنترل نگه میدارند.
لمینیتور ترکیبی کنترلشده از خلأ، حرارت، فشار و زمان اعمال میکند. هوا خارج میشود، انکپسولانت جریان یافته و پخت میشود و لایههای قبلاً شل به یک ساختار چسبیده تبدیل میشوند.
این مرحله توسط یک دستورالعمل (recipe) کنترل میشود، نه صرفاً یک تنظیم دما. شیمی انکپسولانت، ساختار شیشه، ابعاد ماژول، ذخیرهسازی مواد، رفتار تخلیه، یکنواختی گرمایش و شرایط خنککنندگی همگی بر نتیجه تأثیر میگذارند. یک دستورالعمل مناسب برای یک صورتحساب مواد نباید کورکورانه برای دیگری کپی شود.
لمینیتور همچنین یک محدودیت سخت دارد: نمیتواند انباشته دریافتی را تعمیر کند. نمیتواند یک استرینگ جابجا شده را صاف کند، آلودگی را حذف کند، یک سلول ترکخورده را ترمیم کند یا مواد پشتی اشتباه را تصحیح کند. بنابراین لمینیشن خوب مدتها قبل از بسته شدن درب محفظه آغاز میشود.
جریان کارخانه در اطراف این فرآیند نیاز به برنامهریزی دقیق دارد. انباشتههای لمینیت نشده شکننده هستند و فضا اشغال میکنند. بارگذاری دستهای میتواند ورود و خروج ناهموار ایجاد کند. خنککاری و جابجایی پاییندستی ممکن است منطقه را حتی زمانی که خود محفظه به اندازه کافی سریع به نظر میرسد محدود کند. رقم ظرفیت مفید، جریان پایدار از طریق بخش کامل است، نه کوتاهترین زمان دستورالعمل نمایش داده شده.
تکمیل، عملکرد را اضافه میکند، نه تزئین را
یک لمینت ممکن است شبیه یک پنل خورشیدی باشد، اما چندین کار عملکردی باقی مانده است.
تکمیل از پیرامون لمینت آغاز میشود، جایی که مواد اضافی حذف شده و لبهها برای ساختار انتخابی آماده میشوند. در یک محصول قابدار، درزگیر و پروفیلهای آلومینیومی به یک ساختار مربعی و ایمن برای انتقال بار برای بستهبندی، نصب و استفاده در میدان مونتاژ میشوند. طرحهای بدون قاب و شیشه-شیشه این مرحله را متفاوت هدایت میکنند، بنابراین فرآیندهای جابجایی و لبه آنها باید توسط نقشه محصول تعریف شود.
جعبه اتصال، اتصال الکتریکی خارجی را ایجاد میکند. نوارهای خروجی باید به ترمینالهای صحیح برسند، اتصال الکتریکی باید پایدار باشد و مواد چسبنده یا پاتینگ باید مجموعه را محافظت کنند. زمان پخت بخشی از زمان تولید است؛ جابجایی زودهنگام ماژول میتواند یک نصب قابل قبول را مختل کند.
این مراحل گاهی به عنوان انتهای آسان خط در نظر گرفته میشوند زیرا مدار خورشیدی قبلاً ساخته شده است. این فرض ریسکآور است. آسیب قاب، آببندی ضعیف، اتصالات ترمینال ضعیف یا اعمال کنترلنشده چسب میتواند ماژولی را که تمام مراحل قبلی را با موفقیت پشت سر گذاشته، رد کند.
یک ماژول با شواهد آزاد میشود
تست نهایی به چندین سؤال مختلف پاسخ میدهد و هیچ تستکنندهای به تنهایی به همه آنها پاسخ نمیدهد.
اول: آیا مدار هنوز سالم است؟ بازرسی نهایی EL به دنبال آسیب یا ناپیوستگی الکتریکی است که ممکن است در طی لمینیت، پیرایش، قاببندی یا انتقال ظاهر شده باشد.
دوم: ماژول چه عملکرد الکتریکی ارائه میدهد؟ یک تستر IV یا شبیهساز خورشید پاسخ جریان-ولتاژ را تحت نور کنترلشده ثبت میکند. نتیجه از طبقهبندی توان و دادههای الکتریکی مرتبط با ماژول پشتیبانی میکند.
سوم: آیا محصول از نظر الکتریکی ایمن است؟ بررسیهای عایق، hi-pot و تداوم زمین به جداسازی و مسیرهای حفاظتی بر اساس ساختار و برنامه کیفیت قابل اجرا میپردازد.
همچنین یک سوال چهارم وجود دارد که به راحتی نادیده گرفته میشود: آیا کارخانه میتواند ثابت کند کدام تاریخچه فرآیند متعلق به این ماژول فیزیکی است؟
یک بارکد یا شناسه سریال دیگر میتواند محصول را به دستههای سلول یا مواد، سوابق استرینگ، تصاویر بازرسی، دستورالعملهای لمینیت، دادههای اپراتور یا تجهیزات، نتایج IV و نتایج تست ایمنی متصل کند. در یک کارخانه خودکار، این اطلاعات ممکن است با یک سیستم اجرای تولید مبادله شود. در یک کارخانه کوچکتر، همین اصل حتی اگر جمعآوری داده سادهتر باشد، همچنان صادق است.
ردیابی نتایج تست را به یک رکورد تولید قابل استفاده تبدیل میکند. این به بررسی عیوب مکرر، جداسازی مواد آسیبدیده، مقایسه دستورالعملها و جلوگیری از مخلوط شدن یک واحد رد شده با موجودی پذیرفته شده کمک میکند.
صفها طراحی واقعی کارخانه را آشکار میکنند
خروجی تولید به ندرت توسط ماشینی با مشخصات چشمگیر محدود میشود. این توسط نحوه تعامل زمان چرخه، دستهها، انتقالها، بازرسیها، تغییرات، تعمیر و نگهداری و توقفهای کیفیت در طول یک شیفت محدود میشود.
صفها شواهد مفیدی هستند زیرا نشان میدهند که خط در کجا هماهنگی خود را از دست میدهد.
| آنچه کارخانه میبیند | آنچه ممکن است نشان دهد | آنچه باید بررسی شود |
|---|---|---|
| رشتههای تمام شده منتظر قرارگیری | تولید رشته سریعتر از ظرفیت لایهگذاری یا باسبندی میرسد | الگوی تخلیه رشته، چرخه لایهگذاری، طراحی بافر، توقفهای نقص |
| استکهای آماده که راهروها را اشغال کردهاند | جریان بازرسی یا لمینیت کار ورودی را پاک نمیکند | زمانبندی آمادهسازی مواد، آزادسازی بازرسی، بارگذاری دستهای، در دسترس بودن محفظه |
| ماژولهای لمینیت شده منتظر قبل از فریمینگ | خنککاری، پیرایش، انتقال یا فریمینگ کوچکتر از حد است | طول نوار نقاله، زمان خنککاری، جابجایی دستی، آمادهسازی فریم |
| ماژولهای تکمیل شده منتظر تست | چرخه تست، انتقال داده، برچسبزنی یا مرتبسازی نمیتواند با خروجی مونتاژ هماهنگ شود | پیکربندی تستر، ارتباط نتایج، گردش کار بارکد، مسیریابی رد |
| توقفهای طولانی در طول تغییرات محصول | انعطافپذیری قالب روی کاغذ وجود دارد اما کار تغییر به خوبی تعریف نشده است | ابزارآلات، دستورالعملها، آمادهسازی مواد، کنترل پارامتر، روش اپراتور |
یک بافر میتواند یک فرآیند را از اختلالات کوتاه در فرآیند دیگر محافظت کند، اما درمانی برای عدم تطابق دائمی نیست. بافر کم باعث توقفهای مکرر میشود. بافر زیاد مشکلات را پنهان میکند، کار در جریان را افزایش میدهد، فضای کف را مصرف میکند و اجازه میدهد نقصها قبل از اینکه کسی متوجه الگو شود، دورتر حرکت کنند.
هدف حذف هر لحظه انتظار نیست. بلکه دانستن دلیل وجود انتظار و اینکه آیا از فرآیند محافظت میکند یا یک خطای طراحی را آشکار میسازد، است.
خطر را قبل از نمایش خودکار کنید
تصمیمات اتوماسیون اغلب به عنوان انتخاب بین کارخانه نیمه خودکار و کاملاً خودکار بحث میشود. سؤال مفیدتر این است که اتوماسیون کجا بیشترین ریسک عملیاتی را حذف میکند.
جابجایی شکننده یک اولویت است. بلند کردن و قرار دادن مکرر سلولها، رشتهها، شیشه و لمینتهای بزرگ فرصتهایی برای شکستگی، خط و خش و انحراف تراز ایجاد میکند.
دقت تکراری اولویت دیگر است. قرارگیری رشته، هندسه باس، توزیع چسب، فریمینگ و موقعیتیابی تست زمانی سودمند است که همان حرکت کنترل شده باید ماژول به ماژول انجام شود.
تحویلها نیز نیاز به توجه دارند. انتقال خودکار میتواند صفها و تماسهای دستی را کاهش دهد، اما تنها زمانی که ایستگاههای متصل از مراجع، منطق چرخه، کنترلهای ایمنی و بازیابی خطاهای سازگار استفاده کنند.
در نهایت، اتوماسیون میتواند ضبط دادهها را بهبود بخشد. خواندن بارکد، انتخاب دستورالعمل، انتقال نتایج آزمایش و مسیریابی رد شده زمانی که در فرآیند ساخته شدهاند به جای ثبت بعدی، قابل اعتمادتر میشوند.
کار دستی همچنان جایگاه خود را دارد. میتواند انعطافپذیری را در طول تولید آزمایشی، توسعه محصول، عملیات با حجم کم یا مراحلی که قضاوت ارزشمندتر از سرعت است، فراهم کند. مبادله این است که فرآیند باید آموزش، بازرسی، ارگونومی و قابلیت ردیابی را به همان دقتی که یک ایستگاه خودکار سنسورها و قفلهای متقابل را تعریف میکند، تعریف کند.
چیدمان با ورودیها شروع میشود، نه با نقشه کف
یک تأمینکننده نمیتواند یک خط تولید مفید را تنها بر اساس هدف ظرفیت سالانه طراحی کند. خروجی سالانه خلاصهای از بسیاری از مفروضات عملیاتی است. چیدمان به خود مفروضات نیاز دارد.
| ورودی پروژه | چرا خط را تغییر میدهد |
|---|---|
| نقشه ماژول و صورتحساب مواد | آمادهسازی سلول، الگوی رشته، ساختار انباشته، محدوده کاری تجهیزات، قاببندی و فرآیند جعبه اتصال را تعیین میکند |
| خروجی مورد نیاز در هر شیفت | هدف تجاری را به چرخههای ایستگاه، مقادیر دستهای، تجهیزات موازی، نیروی کار و نیازهای بافر تبدیل میکند |
| ترکیب محصول و فرکانس تغییر | بر ابزارها، دستورالعملها، مرحلهبندی مواد، تمیز کردن، کنترل پارامتر و زمانبندی تأثیر میگذارد |
| طرح کیفیت و گواهینامه | موقعیتهای بازرسی، تجهیزات آزمایش، نمونهبرداری، منطق پذیرش، مسیرهای دوباره کاری و نگهداری سوابق را تعریف میکند |
| نیاز به قابلیت ردیابی | نقاط بارکد، رابطهای داده، ذخیره تصویر، چاپ برچسب و یکپارچهسازی سیستم کارخانه را تعیین میکند |
| اطلاعات ساختمان و تاسیسات | جانمایی تجهیزات، عرض راهرو، دسترسی به مواد، بار الکتریکی، هوای فشرده، تهویه و فضای تعمیر و نگهداری را تنظیم میکند |
| مدل نیروی کار و نگهداری | مرز بین کار دستی، ایستگاههای کمکی، رباتیک، قطعات یدکی و پشتیبانی فنی را تغییر میدهد |
| استراتژی توسعه | تعیین میکند که فضا، تاسیسات، نوار نقالهها، ظرفیت تست و ایستگاههای موازی کجا رزرو شوند |
این ورودیها همچنین از یک اشتباه رایج در چیدمان جلوگیری میکنند: ابتدا یک خط مرتب کشیدن و سپس مجبور کردن محصول و جریان مواد به تطابق با آن. توالی بهتر عبارت است از تعریف محصول، جریان فرآیند، گیتهای کیفیت، مدل چرخه، پیکربندی تجهیزات و در نهایت نقشه طبقه دقیق.
منابع و مطالعه مرتبط
مبانی تولید پنل خورشیدی فتوولتائیک — وزارت انرژی ایالات متحده
چه ماشینهایی برای ساخت پنلهای خورشیدی استفاده میشود؟ — Ooitech
از ماژولی که باید تحویل دهید به عقب طراحی کنید
زمانی که پروژه سه خروجی را تعریف کند، خط تولید سادهتر مشخص میشود: یک مدار صحیح، یک لمینت بادوام و یک ماژول نهایی که با سوابق تست و ردیابی پشتیبانی میشود. سپس انتخاب ماشینآلات به جای جایگزینی فرآیند، از آن پیروی میکند.
Ooitech میتواند سیستمهای تولید پنل خورشیدی را برای مشتریان در سراسر جهان پیکربندی و عرضه کند، از کارخانههای با کمک اپراتور تا خطوط با اتوماسیون بالا، با انتخاب تجهیزات، چیدمان کارخانه، نصب، راهاندازی، آموزش و پشتیبانی پس از فروش متناسب با ماژول و برنامه تولید مورد نظر.
