如何有效地降低光伏組件生產成本?

光伏組件的生產工序主要包括:電池片焊接、電池串敷設、組件層壓、裝框、功率測試;所涉及的原輔材料多達十餘種,主要為:電池片、焊帶、匯流條、鋼化玻璃、乙烯-乙烯醋酸酯共聚物(EVA)、背板、鋁邊框、接線盒、矽膠等。其中,電池片作為光伏組件生產中最基本的原材料,不但價格昂貴,而且最易損壞。

降低電池片損失,提高電池片利用率,成為降低光伏組件生產成本的有效措施。

在電池片焊接、電池串敷設、組件層壓、裝框、功率測試的任何一個環節,都可能會出現因為發現電池片某種異常而需要進行更換、返工的現象。異常越多、發現的越晚,造成的工損和返工的難度也越大,帶來的損失除了電池片之外,還有其他材料損失。因此,找準影響電池片工損的因素,及早發現異常,是降低損失的最佳途徑。電池片工損集中出現在焊接工序,表現形式主要為電池片破裂。引起焊接工序電池片破裂的因素多種,有焊接方式的因素,也有工藝、材料、環境、人工等因素。

  1.焊接方式

  電池片焊接分為手工焊接和自動焊接。手工焊接首先將電池片從盒中取出,放到焊接台進行單焊,然後將單焊好的電池放回暫存區,最後再將單焊好的電池片放至串焊台進行串焊,整個過程電池片被移動了3次,電池片移動的次數越多,破碎的幾率就越大。同時,正麵焊接時,由於電池兩麵的應力不同,會導致電池片彎曲變形;背麵串焊時,電池片同樣會再一次彎曲變形。受熱變形2次,大大增加了發生隱裂的機率。

  與手工焊接相比,自動焊接對不但降低了電池片的操作次數,而且實現了單焊、串焊的同步進行。另一方麵,自動焊接對電池片施加的機械力是穩定可控的,同時可以進行均勻、可控的溫度處理。

手工焊接時,手指和烙鐵將焊帶在電池片的主柵線上對齊並施加一定的力,這些力在常規下能夠得到良好控製,當操作員缺乏經驗或身體精神狀態不佳時,不僅焊接效果會大打折扣,還可能導致電池片破裂。同時由於人工不可能在350℃左右的溫度下接觸電池片,電池片與焊接溫度溫差大也是必然存在的,也會增加裂片的機率。這也是手工焊接工藝的局限性。

  2.材料、工藝、環境的因素

  除了焊接方式外,電池片的種類、焊接的材料、工藝及環境因素都會影響到電池片的工損。單晶電池片較多晶電池片易碎,這是由電池片本身的性質決定的;焊帶軟硬度要得當,在焊帶滿足抗伸強度與延伸率的前提下,手工焊接要求焊帶的狀態越軟越好,軟態的焊帶在烙鐵頭走過之後會很好地和電池片接觸在一起,焊接時產生的應力很小,可以降低碎片率。焊接溫度要適中,溫度偏低時,會形成虛焊;而溫度偏高,又會使電池片由於熱應力而產生變形,導致隱裂和碎片的產生。

研究發現,焊接時溫度分布不均勻是造成熱變形和應力的主要原因。一方麵,通過改進太陽能電池自動焊接機設備,焊接單元采用軟接觸電加熱焊接技術,在成品輸送裝置上增加電加熱模塊來對成品電池片進行階梯冷卻,可以有效防止微紋裂和破片的產生。另一方麵,通過增加預熱環節,選擇合適的焊接溫度、焊帶型號,可有效降低熱變形和應力,進而降低碎片率和電池片焊接後的彎曲度。

       3.人工因素

  無論手工焊接,還是自動焊接,人為因素都是存在的。對於手工焊接,員工應保持焊接桌麵清潔,當桌麵上殘留碎電池渣、錫珠、錫渣等時,用力焊接,會造成電池片破裂;員工焊接時,用力、速度都要適中,用力太小、速度太快,會造成虛焊;但用力過大,速度太慢,會導致電池片破裂;員工手法要正確,不恰當的手法甚至會導致大量電池片損壞;除此之外,人員的注意力,甚至心理狀態都會影響到工損情況。自動焊接受人的因素影響較小、焊接質量相對穩定,但需要操作人員定期上下料,熟練操作機台設備、標準化作業,盡量減少由於人為因素帶來的損失。

此外,電池串敷設過程是一個對電池片再次查看的過程,此過程可以將不合格電池片替換出來。電池串敷設與層壓之間有一個紅外缺陷(EL)測試環節,通過EL測試,可以將黑片、暗片、裂紋的電池片檢查出來。如人為疏忽,不對此過程認真查看,造成不合格電池片流轉到層壓之後,造成的返工代價極為昂貴,因此,需要認真排查敷設和EL測試工序。敷設過程由於人為因素,也可能導致電池片裂片。  

為了保證光伏組件生產的穩定性和產品的高質量,需要不斷給新手提供工作培訓的機會,傳授生產經驗,在降低成本的同時確保品質的穩定,這是進一步優化生產工藝,降低光伏組件製造成本的基礎。

光伏企業的發展壯大,離不開成本把控。電池片作為光伏組件生產的主要材料,其成本占據主要部分,降低電池片損耗、提高電池片使用率是成本把控的主要途經。總的來說,電池片片源越好、人與電池片接觸的機會越少、采用更優良的自動焊接設備、員工操作越標準、責任心越強,光伏組件生產中電池片的原損、工損就會越少,光伏企業的成本就會降低。



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