Produkcja krystalicznych paneli słonecznych krok po kroku
2. 4. 2025
Energia słoneczna ma kluczowe znaczenie dla przejścia na zrównoważoną energię. Krystaliczne moduły słoneczne dominują na rynku, ponieważ ich wydajność i trwałość sprawiają, że są preferowanym wyborem w fotowoltaice. Aby produkować je na dużą skalę i w opłacalny sposób, stosuje się zautomatyzowane procesy produkcyjne.
Moduły z krzemu krystalicznego są najczęściej stosowaną technologią w fotowoltaice. Składają się one z kilku ogniw słonecznych wykonanych z płytek krzemowych. Wafel zawiera domieszkowany krzem, który może tworzyć separację ładunków elektrycznych poprzez celowe dodawanie obcych atomów.
Cienkie metalowe styki - zwane szynami zbiorczymi i palcami - przewodzą prąd. Drobne metalowe palce zbierają prąd na powierzchni ogniwa i przewodzą go do szyn zbiorczych, które służą jako magistrala do dalszego transferu energii. Moduł solarny składa się z kilku ogniw słonecznych. Aby chronić wrażliwe ogniwa przed czynnikami mechanicznymi i pogodowymi, są one umieszczone pomiędzy kilkoma warstwami.
Szklana płyta z przodu zapewnia stabilność, podczas gdy folia z tworzywa sztucznego (zwykle EVA = octan etylenu i winylu) służy jako materiał hermetyzujący. Tylna strona składa się z innej folii z tworzywa sztucznego lub drugiej warstwy szkła, do której przymocowana jest również skrzynka połączeniowa do przesyłania generowanego prądu stałego. Aluminiowa rama otacza moduł i ułatwia instalację.
Produkcja modułu słonecznego krok po kroku
Produkcja wafli krzemowych jest wysoce wyspecjalizowanym procesem, zwykle przeprowadzanym przez zaawansowane technologicznie firmy. Faktyczna produkcja modułów solarnych rozpoczyna się od gotowych ogniw słonecznych, które są już domieszkowane i pokryte warstwą antyrefleksyjną.
Krok 1: Łączenie ogniw słonecznych - proces „stringowania
Pierwszym krokiem w produkcji modułów solarnych jest połączenie poszczególnych ogniw słonecznych. Proces ten nazywany jest stringingiem: ogniwa są łączone za pomocą szyn zbiorczych z cienkimi miedzianymi paskami (taśmami). Ogniwa są ułożone w rzędach - zwanych stringami.
Aby uniknąć pęknięć i mikropęknięć w delikatnych ogniwach krzemowych, wymagana jest maksymalna precyzja. Proces lutowania musi być zoptymalizowany, aby zminimalizować naprężenia mechaniczne i termiczne.
Krok 2: Cięcie i układanie warstw - proces warstwowania
Gdy wszystkie warstwy modułu solarnego - krzem, folia EVA, sznurki i arkusz tylny - zostaną przycięte do odpowiedniego rozmiaru, są one precyzyjnie układane jedna na drugiej w kolejnym kroku. Proces ten nazywany jest layup/layup: automatyczne pozycjonowanie odbywa się z dokładnością ±0,1 mm.
Krok 3: Laminowanie
Po pozycjonowaniu poszczególne warstwy są łączone ze sobą, tworząc stabilną i trwałą całość - nazywaną laminowaniem. Moduł jest podgrzewany w worku próżniowym lub autoklawie, zwykle do temperatury około 140 °C, przy użyciu próżni lub nadciśnienia (do 10 barów).
Podczas tego procesu, wcześniej mleczna folia EVA jest polimeryzowana w przezroczystą, trójwymiarowo usieciowaną warstwę plastiku. W ten sposób ogniwa słoneczne zostają trwale połączone z taflą szkła i folią tylną.
Krok 4: Oklejanie krawędzi i rama
Po laminowaniu moduł jest gotowy do ostatecznego użycia. Najpierw krawędzie są przycinane w celu usunięcia wszelkich zwisających materiałów - zwłaszcza resztek folii EVA i folii tylnej. Następnie instalowana jest skrzynka przyłączeniowa.
W ostatnim kroku moduł zostaje wyposażony w aluminiową ramę zapewniającą stabilność mechaniczną i ułatwiającą montaż. Rama jest mocowana za pomocą silikonu lub specjalnej taśmy samoprzylepnej.
Krok 5: Kontrola jakości i klasyfikacja
Przed opuszczeniem produkcji moduł solarny jest testowany pod kątem wydajności i bezpieczeństwa.
Symulator słoneczny mierzy charakterystykę elektryczną, podczas gdy testy elektroluminescencji i izolacji ujawniają defekty lub wady materiału. Na koniec moduły są klasyfikowane według poziomu mocy przed zapakowaniem i wysyłką.