Hogyan készülnek a kristályos napelemmodulok: Betekintés a gyártási folyamatba
2025. március 11., kedd, 11:07
Címkék: árverés aukció használt gép megújuló energia megújuló energiaforrás napelem Surplex szoláris energia szolártechnika
Az uniós áramtermelésben kereken 11%-os részesedésével a napenergia 2024-ben először előzi meg a széntüzelésű villamosenergia-termelést. Ahhoz, hogy a fotovoltaika jelentősége tovább növekedjen, a napelemes modulokat hatékonyan, költséghatékonyan és nagy mennyiségben kell előállítani. Az automatizált gyártási folyamatok ennek során kulcsszerepet játszanak. Hogyan készülnek a kristályos napelemmodulok – a napelemek elektromos összekapcsolásától a végső minőségellenőrzésig ...
A napenergia az energetikai átállás központi eleme. A kristályos napelemmodulok uralják a piacot, mivel hatékonyságuk és tartósságuk miatt ezeket részesítik előnyben a fotovoltaikában. Azért, hogy gazdaságosan és nagy mennyiségben lehessen előállítani a modulokat automatizált gyártási folyamatokat alkalmaznak. A napelemek precíz összefűzésétől kezdve a laminálási folyamaton át a végső minőségellenőrzésig – ezek a gyártás legfontosabb lépései.
Bevezetés: A kristályos napelemek és a napelemes modulok felépítése
A kristályos szilíciummodulok a legszélesebb körben alkalmazott technológiának minősülnek a fotovoltaika terén. Ezek több napelemből állnak, amelyek pedig szilíciumlapkákból készülnek. A lapka adalékolt szilíciumot tartalmaz, amely idegen atomok célzott hozzáadásával elektromos töltésleválasztást képes létrehozni. Vékony fémérintkezők – úgynevezett gyűjtősínek és ujjak- vezetik az áramot. A finom fémujjak a cella teljes felületén összegyűjtik az áramot, és az elektromos továbbításra szolgáló gyűjtősínekre vezetik azt.
A napelemes modul több napelemből tevődik össze. Az érzékeny napelemek mechanikai és időjárási hatásoktól való védelme érdekében több réteg közé ágyazzák azokat. Az elülső oldalon egy üveglap biztosítja a stabilitást, míg a tokozás anyagául egy műanyag fólia (általában EVA = etilénvinil-acetát) szolgál. A hátoldal egy másik műanyag fóliából vagy egy második üvegrétegből áll, amelyhez a generált egyenáram továbbítására szolgáló csatlakozódoboz is csatlakozik. A modult alumíniumkeret veszi körül, és megkönnyíti a telepítést.
A napelemes modulok gyártása – lépésről lépésre
A szilíciumlapkák gyártása rendkívül speciális folyamat, amelyet jellemzően csúcstechnológiai vállalatok végeznek. A napelemes modulok tényleges gyártása kész napelemekkel kezdődik, amelyeket már adalékoltak és tükröződésgátló bevonattal láttak el.
1. lépés: A napelemek összekötése – az összefűzési eljárás
A napelemes modulok gyártásának első lépése az egyes napelemek összekötése. Ezt a folyamatot összefűzésnek (angolul stringing) nevezzük: Ennek során a cellákat a gyűjtősíneken keresztül vékony rézcsíkokkal (ún. ribbons) forrasztják össze. A cellákat aztán sorokba – úgynevezett stringek – rendezik. Az érzékeny szilíciumcellák töréseinek és mikrorepedéseinek elkerülése érdekében maximális pontosságra van szükség. A forrasztási folyamatot úgy kell optimalizálni, hogy a mechanikai és termikus feszültségek a lehető legkisebbek legyenek.
2. lépés: Vágás és a rétegek elhelyezése – a rétegezési folyamat
Miután a napelemes modul összes rétegét – az üveget, EVA-fóliát, sorokat és a hátlapi fóliát – méretre vágták, a következő lépésben pontosan egymásra helyezik azokat. Ezt a folyamatot nevezik rétegezésnek. Az automatikus elhelyezés ±0,1 mm pozicionálási pontossággal történik.
3. lépés: Laminálás
Az elhelyezés után az egyes rétegeket összeillesztik, hogy stabil és tartós egységet alkossanak – ez az úgynevezett laminálás. Ennek során a modult vákuumzsákban vagy autoklávban hevítik fel, jellemzően 140 °C körüli hőmérsékletre, vákuum vagy túlnyomás (max. 10 bar) alkalmazásával. E folyamat során a korábban tejszerű EVA-fólia átlátszó, háromdimenziósan térhálósodott műanyagréteggé polimerizálódik. Ez szilárdan az üveglaphoz és a hátlapi fóliához köti a napelemeket.
4. lépés: Szélezés és keretezés
A laminálás után a modult előkészítik a végső alkalmazásra. Először is a szélezésre kerül sor, melynek során eltávolítják a kiálló anyagokat – különösen az EVA-fólia és a hátlapi fólia maradványait. Ezután a csatlakozóaljzatot szerelik be. Az utolsó lépésben a modult alumíniumkerettel látják el, amely biztosítja a mechanikai stabilitást és megkönnyíti a szerelést. A keretet szilikonnal vagy speciális ragasztószalaggal rögzítik.
5. lépés: Minőségellenőrzés és osztályozás
Mielőtt egy napelemmodul elhagyná a gyártást, teljesítmény és biztonság szempontjából ellenőrzik. Ennek során egy napszimulátor méri az elektromos jelleggörbét, míg az elektrolumineszcencia- és szigetelésvizsgálatok a meghibásodásokat vagy anyaghibákat mutatják ki. Végezetül pedig a csomagolásuk és kiszállításuk előtt teljesítményszintek szerint osztályozzák a modulokat.
Költségnyomás a napelemes modulok gyártásában
A napelemes modulok gyártása óriási költségnyomás alatt áll. Miközben a megújuló energia iránti kereslet növekszik, az állami támogatásokat számos országban csökkentették vagy akár teljesen be is szüntették. A piaci helyzetet ugyanakkor fokozza a verseny, különösen az ázsiai vállalatok részéről. Ahhoz, hogy gazdaságilag versenyképesek maradjanak, az európai és más gyártóknak csökkenteniük kell gyártási költségeiket – mindezt minőségromlás nélkül. Ennek elérésének egyik módja a használt gyártóberendezések alkalmazása. Március 27-ig különböző, napelemes modulok gyártásához szükséges gépek kerülnek árverésre a Surplexnél
