سلول خورشیدی در مقابل پنل خورشیدی: آنچه نام دستگاه‌ها نمی‌گویند

پاسخ سریع: پاسخ کوتاه: سلول خورشیدی و پنل خورشیدی توسط دو صنعت متفاوت در دو کارخانه متفاوت ساخته می‌شوند. تولید سلول با یک ویفر سیلیکونی آغاز می‌شود و از کوره‌های دیفیوژن، PECVD و چاپگرهای صفحه‌ای برای تولید دستگاهی با ولتاژ حدود 0.5 تا 0.6 ولت استفاده می‌کند، و تقریباً 95% سلول‌های تجاری سیلیکون کریستالی هستند. تولید پنل، یا ماژول، با سلول‌های آماده آغاز می‌شود و از یک رشته‌ساز تَبِر، ایستگاه چیدمان، لمیناتور، دستگاه قاب‌بندی و تستر برای مونتاژ 60 تا 144 عدد از آن‌ها در یک ماژول مهر و موم‌شده با توان 400 وات تا 700 وات استفاده می‌کند. کارخانه‌های سلول به کوره‌های بالای 800 °C و شرایط اتاق تمیز نیاز دارند؛ یک خط ماژول در دمای لمیناسیون نزدیک 150 °C در یک سالن صنعتی معمولی کار می‌کند. Ooitech خطوط ماژول از 5 مگاوات تا 1.2 گیگاوات می‌سازد و تجهیزات ساخت سلول تولید نمی‌کند. این سردرگمی در نام‌گذاری حتی در کاتالوگ خود ما هم واقعی است، جایی که ماشین‌هایی که در طول مونتاژ ماژول با سلول‌ها کار می‌کنند نام سلول خورشیدی دارند.

نوشته جری، بازاریابی محصول در Ooitech

تقریباً هر هفته نسخه‌ای از این سؤال را می‌شنوم: یک خریدار می‌پرسد آیا ما سلول خورشیدی تولید می‌کنیم، در حالی که آنچه واقعاً می‌خواهد بسازد یک خط ماژول است. گاهی آن‌ها مدتی است که پیش‌فاکتورهای ساخت سلول را مقایسه کرده‌اند، پیش از آنکه کسی بپرسد در ابتدای فرآیندشان چه چیزی وارد می‌شود.

این مدام اتفاق می‌افتد و تقصیر خریدار نیست. ماشین‌های خود ما نام‌هایی مثل دستگاه برش لیزری سلول خورشیدی و رشته‌ساز تَبِر سلول خورشیدی دارند. آن‌ها با سلول‌ها کار می‌کنند و در یک کارخانه پنل قرار دارند.

دو کارخانه، دو کسب‌وکار متفاوت

سلول خورشیدی یک دستگاه فتوولتائیک واحد است — با ابعاد تقریباً 16 تا 23 سانتی‌متر، که حدود 0.5 تا 0.6 ولت تولید می‌کند. یک پنل خورشیدی شامل بسیاری از آن‌هاست که به صورت سری برای افزایش ولتاژ و سپس به صورت موازی برای افزایش جریان سیم‌کشی شده‌اند.

این تمام رابطه است. این دو محصول توسط دو صنعت ساخته می‌شوند.

ما در Ooitech خطوط تولید پنل از 5 مگاوات تا 1.2 گیگاوات عرضه می‌کنیم. ما کوره‌های دیفیوژن، سیستم‌های PECVD یا چاپگرهای صفحه‌ای نمی‌سازیم. اگر در حال ساخت کارخانه سلول هستید، من آدم اشتباهی برای پرسیدن هستم.

جایی که تولید سلول پایان می‌یابد

تولید سلول با پلی‌سیلیکون آغاز می‌شود و با جعبه‌ای از سلول‌های تست‌شده پایان می‌یابد. تقریباً پنج مرحله.

پلی‌سیلیکون ذوب می‌شود و یا به شمش‌های چندکریستالی ریخته می‌شود یا با فرآیند چوکرالسکی به شمش تک‌کریستالی کشیده می‌شود. شمش‌ها به ویفر برش می‌خورند، تمیز می‌شوند و بافت‌دار می‌شوند تا نور بیشتری را به دام بیندازند.

سلول خورشیدی تک‌کریستالی نیمه‌برش با باس‌بار، پیش از مونتاژ ماژول

سپس دوپینگ. بور و فسفر برای ایجاد پیوند p-n دیفیوز می‌شوند و مسیر رسانایی که در اطراف لبه ویفر تشکیل می‌شود برای جلوگیری از اتصال کوتاه حذف می‌شود. در مرحله بعد یک پوشش ضدبازتاب اعمال می‌شود، معمولاً نیترید سیلیکون که با رسوب‌دهی بخار شیمیایی تقویت‌شده با پلاسما رسوب داده می‌شود. در نهایت، تماس‌های فلزی با خمیر نقره یا مس چاپ صفحه‌ای شده و پخت می‌شوند.

وقتی این تمام شود، یک سلول دارید. تست می‌شود، بر اساس جریان درجه‌بندی می‌شود، بسته‌بندی می‌شود و فروخته می‌شود. این پایان یک صنعت است.

حدود 95% سلول‌های فتوولتائیک تجاری سیلیکون کریستالی هستند و باقی‌مانده عمدتاً لایه نازک کادمیوم تلورید است. ساخت سلول سرمایه‌بر است و توسط تعداد انگشت‌شماری از بازیگران بزرگ تسخیر شده است. هر تغییر نسل، از Al-BSF به PERC و از PERC به TOPCon، توسط همان گروه متمرکز تولیدکنندگان هدایت شد. PERC به‌تنهایی حدود 12% خروجی انرژی بیشتر نسبت به ساختار قدیمی‌تر Al-BSF افزود.

جایی که تولید پنل آغاز می‌شود

سلول‌های خورشیدی درجه‌بندی‌شده که وارد خط مونتاژ ماژول روی یک نوار نقاله می‌شوند

مونتاژ ماژول جعبه سلول‌ها را برمی‌دارد و آن را به یک محصول تبدیل می‌کند. شش ایستگاه، به ترتیب.

با لیزری شروع می‌شود که سلول‌ها را برای فرمت‌های نیمه‌برش و شینگل به اندازه برش می‌دهد. لیزر با تنظیم بیش از حد داغ به لبه سلول آسیب می‌زند و ریزترک باقی‌مانده تا زمان الکترولومینسانس نامرئی می‌ماند — تا آن زمان ماژول قبلاً مهر و موم شده است. سپس رشته‌ساز نوار را روی هر سلول لحیم می‌کند و آن‌ها را به یک رشته سری متصل می‌کند. در AM050FH ما محدوده سلول از 161 میلی‌متر تا 230 میلی‌متر است، شکستگی سلول زیر 0.2% باقی می‌ماند و بازده لحیم‌کاری بالای 95% است. هیچ‌کدام از این عیوب در مراحل بعدی قابل رفع نیستند. یک سلول ترک‌خورده که وارد لمیناتور می‌شود به‌عنوان ضایعات بیرون می‌آید، نه به‌عنوان قابل بازکاری.

سر لحیم‌کاری که نوار مسی را روی سلول‌های خورشیدی قرار می‌دهد

دستگاه رشته‌ساز تَبِر سلول خورشیدی خودکار در یک کارخانه ماژول

چیدمان جایی است که پشته کنار هم جمع می‌شود: رشته‌ها روی شیشه قرار می‌گیرند، با لایه کپسوله‌کننده (EVA) در بالا و پایین و پشت‌ورق در روی آن. سپس لمیناتور خلأ ایجاد می‌کند، فشار اعمال می‌کند و پشته را نزدیک 150 °C نگه می‌دارد تا EVA به یک واحد مهر و موم‌شده کراس‌لینک شود. این پنجره دما باریک‌تر از آن است که بروشورهای تجهیزات نشان می‌دهند، و یک صفحه با گوشه سرد، کپسوله‌کننده پخته‌نشده‌ای باقی می‌گذارد که سال‌ها بعد لایه‌لایه می‌شود. خود لمیناتور جایی است که بیشتر این ریسک در آن قرار دارد. قاب‌بندی، جعبه اتصال و تست نهایی ماژول را تمام می‌کنند، و دو دروازه تست باید درون خط باشند نه در انتهای خط. کارخانه‌ای که فقط ماژول‌های تمام‌شده را تست می‌کند، هر عیب رشته‌سازی را در محصولی لمینیت کرده که قابل بازکاری نیست.

بازرسی الکترولومینسانس رشته‌های سلول لحیم‌شده

هر ماشینی در آن فهرست روی یک خط ماژول قرار دارد، از جمله آن‌هایی که به نام سلول‌ها نام‌گذاری شده‌اند.

سمت سلول به‌طور جداگانه در راهنمای فرآیند تولید سلول خورشیدی TOPCon.

ما نوشته شده است

اشتباه گرفتن این موضوع، برنامه سرمایه‌ای شما را با یک اختلاف مرتبه بزرگی تغییر می‌دهد.

یک کارخانه سلول به کوره‌های دمای بالا، رسوب‌گذاری خلأ و محیطی در کلاس اتاق تمیز نیاز دارد. یک کارخانه ماژول به سالن صنعتی، برق متوسط و تیمی فنی نیاز دارد که در چند ماه آموزش ببیند. برای همان خروجی اسمی، سرمایه‌گذاری تقریباً یک مرتبه بزرگی تفاوت دارد. این شکاف در ساختمانی که اجاره می‌کنید، اتصال برقی که درخواست می‌دهید، مجوزها، مهارت‌هایی که استخدام می‌کنید و مدت زمانی که تا خروج اولین ماژول قابل فروش منتظر می‌مانید، خود را نشان می‌دهد. خریدارانی که برای گزینه اشتباه بودجه‌بندی می‌کنند، یا سرمایه‌ای بیش از توان به‌کارگیری جمع می‌کنند، یا کم جمع می‌کنند و در میانه ساخت با یک پوسته خالی و بدون تجهیزات متوقف می‌شوند.

تله دومی هم وجود دارد. تأمین‌کنندگان MW سالانه را اعلام می‌کنند و MW سالانه تا حدی یک محاسبه واتاژ است. ماشینی را در نظر بگیرید که ساعتی 24 ماژول پردازش می‌کند. اگر ماژول را 275 W در نظر بگیرید، سالانه حدود 57 MW به دست می‌آید. همان ماژول را 550 W در نظر بگیرید و همان ماشین ناگهان 114 MW تولید می‌کند. هیچ چیز در محفظه، پمپ‌ها یا چرخه تغییر نکرده است. هنگام مقایسه پیشنهادها، ماژول قابل فروش در ساعت را بخواهید و خودتان با محصولی که واقعاً می‌سازید آن را به MW تبدیل کنید.

ظرفیت نصب‌شده جهانی PV تا پایان سال 2022 به حدود 1,185 GW رسید و بیش از 6% برق جهان را تأمین کرد و هزینه برق خورشیدی از سال 2010 حدود 85% کاهش یافته است. رشدی چنین، تازه‌واردان زیادی را به سمت مونتاژ ماژول می‌کشاند و دقیقاً به همین دلیل بسیاری از خریداران بار اول با پرسش سلول در برابر پنل روبه‌رو می‌شوند.

چرا این سردرگمی ادامه دارد

رقم 95% باعث می‌شود تولید سلول صنعتی گسترده به نظر برسد، در حالی که واقعاً صنعتی باریک و متمرکز است. عامل بزرگ‌تر نزدیک‌تر به خانه است. خطوط ماژول تمام روز سلول می‌خرند، سلول جابه‌جا می‌کنند، سلول می‌برند و سلول تست می‌کنند، بنابراین نامیدن تجهیزات به نام چیزی که لمس می‌کند طبیعی است. این عادت همان لحظه‌ای که می‌خواهید بفهمید چه چیزی به شما فروخته می‌شود، دیگر مفید نیست.

چهار پرسش که پیش از مقایسه پیشنهادها باید بپرسید

این‌ها را پیش از مقایسه هر دو پیشنهاد بپرسید.

با درخواست فهرست ایستگاه‌ها شروع کنید. پیشنهاد خط ماژول شامل رشته‌ساز، چیدمان، لمیناتور، قاب‌بندی و تستر است — توالی کامل اینجاست — در حالی که پیشنهاد خط سلول شامل کوره‌ها، رسوب‌گذاری و چاپ است. همان یک پاسخ معمولاً موضوع را روشن می‌کند.

اگر روشن نکرد، بپرسید در ابتدای فرآیند چه چیزی وارد می‌شود. ویفر یعنی تولید سلول؛ جعبه‌های سلول آماده یعنی مونتاژ ماژول. بپرسید ساختمان چه شکلی است — سالنی در کلاس اتاق تمیز با منبع برق سنگین به کارخانه سلول اشاره دارد، سالن صنعتی معمولی به خط ماژول. و بپرسید خروجی با چه واحدی اندازه‌گیری می‌شود: ماژول در ساعت یعنی خط ماژول، ویفر در ساعت یعنی خط سلول.

تأمین‌کننده‌ای که نمی‌تواند به پرسش اول واضح پاسخ دهد، خودش پاسخ داده است.

سوالات متداول

آیا پنل خورشیدی فقط چندین سلول خورشیدی است؟ از نظر الکتریکی، بله — 60 تا 72 سلول به‌صورت سری، یا 144 در قالب نیم‌برش. از نظر فیزیکی، محصولی متفاوت از کارخانه‌ای متفاوت است. سلول‌ها آماده و درجه‌بندی‌شده می‌رسند؛ کار خط ماژول اتصال، کپسوله‌سازی و محافظت از آن‌هاست.

آیا یک شرکت می‌تواند هر دو را اداره کند؟ برخی تولیدکنندگان بزرگ در همان سایت این کار را می‌کنند. آن‌ها ساختمان‌های جداگانه با تجهیزات جداگانه و معمولاً تیم‌های جداگانه هستند و بیشتر سازندگان ماژول سلول‌های خود را از تولیدکنندگان تخصصی سلول می‌خرند.

تأمین‌کننده من «ماشین سلول خورشیدی» را قیمت داده است. برای کدام کارخانه است؟ فرآیند را بررسی کنید. اگر نوار را لحیم می‌کند، سلول‌ها را برای چیدمان نیم‌برش می‌برد، یا ماژول‌های تمام‌شده را تست می‌کند، تجهیزات خط ماژول است.

کدام سودآورتر است؟ مونتاژ ماژول، بر اساس اعدادی که می‌بینم، اما این مزیت از آنچه شکاف سرمایه‌ای نشان می‌دهد نازک‌تر است. خط ماژول سرمایه کمتری نیاز دارد و در چند ماه به تولید می‌رسد، بنابراین چندین کارخانه برای همان سفارش‌ها رقابت می‌کنند و حاشیه سود تنگ می‌ماند. ساخت سلول سرمایه بسیار بیشتری نیاز دارد و در دست تعداد اندکی مالک متمرکز است، که قیمت‌ها را باثبات‌تر نگه می‌دارد اما ورود را بدون ترازنامه‌ای بزرگ تقریباً غیرممکن می‌کند. در هر حالت، بهره‌برداری خیلی پیش‌تر از فناوری نتیجه را تعیین می‌کند.

آیا بازده سلول محدود می‌کند که ماژول من به چه چیزی برسد؟ بله، و آن سقف پیش از آنکه سلول‌ها به دست شما برسند ثابت شده است. خط ماژول می‌تواند بازده سلول را حفظ کند یا از دست بدهد، از طریق ریزترک‌ها، اتصالات سرد لحیم یا EVA که هرگز کاملاً شبکه‌ای نشده است. نمی‌تواند بازدهی را که سلول نداشته اضافه کند. خط ماژول از سقفی محافظت می‌کند که خودش آن را نساخته است.

پیشنهاد من به MW در سال است. آیا قابل مقایسه است؟ تنها اگر هر دو پیشنهاد از همان واتاژ ماژول و همان فرض‌های زمان کارکرد استفاده کنند. ابتدا به ماژول قابل فروش در ساعت تبدیل کنید، سپس واتاژ محصول خودتان را اعمال کنید.

قدم بعدی چه باشد

دفعه بعد که استعلام می‌فرستید، یک خط در بالای آن بنویسید: لطفاً فهرست کامل ایستگاه‌ها با زمان چرخه هر ایستگاه را بگنجانید. تأمین‌کنندگانی که آن را دارند در دو دقیقه می‌فرستند. تأمین‌کنندگانی که ندارند، به‌جایش یک رقم MW سالانه می‌فرستند.