PV-grunder: Solcellstabber-stringer-maskin

I tillverkningsprocessen för fotovoltaiska moduler är solcellstabber-stringermaskinen en av kärnutrustningarna för att bygga elektriska anslutningar mellan solceller. Dess huvudfunktion är att löda enskilda solceller med sammanbindningsband och seriekoppla dem för att bilda en cellsträng med en avsedd spänningsutgång.

En stabil strängningsprocess påverkar direkt modulens effekt, utseendekvalitet, EL-prestanda och långsiktig tillförlitlighet. För moderna PV-modulfabriker, särskilt de som producerar MBB, halvcells-, PERC-, TOPCon-, HJT- eller andra avancerade moduler, är noggrannheten och konsistensen hos tabber-stringern mycket viktig.

Klassificering av solcellstabber-stringermaskiner

Beroende på automatiseringsnivå och lödningsprocess kan tabber-stringermaskiner i allmänhet delas in i tre typer.

Manuell tabber-stringer

En manuell tabber-stringer kräver att operatörer placerar solceller och band för hand. Lödningsprocessen utförs också manuellt eller med mycket enkla hjälpverktyg.

Huvudegenskaper:

• Lägre investeringskostnad för utrustning

• Lämplig för småskalig produktion, pilotlinjer, laboratorietester eller utbildningsändamål

• Låg produktionseffektivitet

• Lägre positioneringsnoggrannhet

• Högre risk för cellbrott och inkonsekvent lödning

Manuell strängning används sällan i storskaliga PV-modulfabriker idag, men kan fortfarande ses i FoU-miljöer eller mycket små produktionsuppsättningar.

Semiautomatisk tabber-strängmaskin

En semiautomatisk tabber-strängmaskin automatiserar delar av cellmatningen eller lödpunktsprocessen, medan vissa steg fortfarande kräver manuell assistans, såsom hantering av strängar, sammankoppling eller lastning och lossning.

Huvudegenskaper:

• Medelhög produktionseffektivitet

• Lämplig för små och medelstora produktionslinjer

• Lägre investering jämfört med helautomatisk utrustning

• Högre beroende av operatörens skicklighet

• Mer variation i lödkvalitet än helautomatiska maskiner

Semiautomatisk utrustning kan vara en övergångslösning för tillverkare som uppgraderar från manuell produktion till automatiserad PV-modultillverkning.

Helautomatisk tabber-strängmaskin

En helautomatisk tabber-strängmaskin slutför hela processen automatiskt, inklusive cellastning, cellpositionering, bandmatning, lödning, strängöverföring och anslutning till nästa produktionssteg.

Huvudegenskaper:

• Hög positioneringsprecision, vanligtvis runt ±0,1 mm beroende på maskinkonfiguration

• Hög produktionskapacitet, ofta omkring 6 800 till 8 000 celler per timme för vanliga höghastighetsmaskiner

• Stabil lödkvalitet

• Lämplig för kontinuerliga produktionslinjer

• Bättre kompatibilitet med moderna PV-modulteknologier som MBB, halvceller och högeffektiva cellformat

För vanliga tillverkare av solcellsmoduler har helautomatiska tabber-strängmaskiner blivit standardvalet eftersom de stödjer högre kapacitet, bättre processkontroll och lägre arbetskraftsberoende.

Arbetsprincip och kärnprocess

Arbetsprincipen för en tabber-strängmaskin baseras på noggrann cellpositionering, stabil bandmatning, kontrollerad lödningstemperatur och kontinuerlig strängbildning. Även om olika maskinmärken kan använda olika mekaniska layouter, är grundprocessen liknande.

Cellastning och överföring

Solceller separeras först från cellkassetten. I många maskiner används en luftkniv för att skilja cellerna försiktigt och minska vidhäftningen mellan tunna wafers. Därefter plockar sugmunstycken, band eller robotiserade hanteringssystem upp cellerna och skickar dem i turordning till lötningsstationen.

Detta steg måste vara mjukt och lågspänt, eftersom moderna solceller blir tunnare och mikrosprickor kan uppstå om hanteringskraften inte kontrolleras väl.

Visuellt positioneringssystem

Det visuella positioneringssystemet använder normalt industriella CCD- eller CMOS-kameror för att fånga markpunkter eller referensdetaljer på solcellen. Efter bildbehandling beräknar systemet cellens position och vinkelavvikelse.

Rörelsestyrningssystemet styr sedan den mekaniska armen eller positioneringsplattformen för att justera cellen till rätt position före lödning. Detta är avgörande för att undvika bandförskjutning, dålig inriktning och dolda lötningsdefekter.

Bandlödningsprocess

Bandlödningsprocessen omfattar vanligtvis förvärmning och lödning.

Förvärmning:

Lötningsfixturen eller lötningsområdet förvärms genom en värmzon, såsom en varmplatta eller värmelåda. I många processer höjs temperaturen över 110°C före huvudlödningssteget. Förvärmning hjälper till att minska termisk chock och förbättra lötningsvätningen.

Lödning:

Maskinen placerar det flussbehandlade bandet på solcellens busbar eller gridlinje. Under kontrollerat tryck och uppvärmningstemperatur smälter lötskiktet på bandet och bildar en fast förbindelse med solcellens silverelektrod.

God lödning bör uppnå stark vidhäftning, låg serieresistans, jämn bandinriktning och minimal termisk eller mekanisk stress på cellen.

Cellsträngsbildning

Efter lödning kopplas cellerna samman en efter en för att bilda en cellsträng med förinställd längd, till exempel 10 celler per sträng, 12 celler per sträng eller andra konfigurationer beroende på moduldesign.

Den färdiga cellsträngen överförs sedan till nästa process, såsom uppläggning, bussning, inspektion eller lamineringsförberedelse.

Nyckelteknologier i Tabber Stringer-maskiner

Högprecisionspositionering

Högprecisionspositionering beror på både visionssystemet och rörelsestyrningsalgoritmen. CCD- eller CMOS-kameror fångar cellens position, medan styrningsalgoritmer som PID-reglering hjälper maskinen att korrigera rörelser snabbt och noggrant.

För högkvalitativ produktion bör inriktningsfelet mellan cellen och bandet generellt kontrolleras inom 0,2 mm. Om avvikelsen är för stor kan vanliga problem inkludera förskjuten lödning, dåligt utseende, ökad serie resistans eller till och med dolda tillförlitlighetsrisker.

Temperaturkontroll vid lödning

Temperaturkontroll är en av de viktigaste faktorerna vid stringlödning. Lödningstemperaturen måste vara stabil och behöver vanligtvis kontrolleras inom ett smalt intervall, såsom ±5°C, beroende på processreceptet.

Vanliga uppvärmningsmetoder inkluderar:

• Infraröd uppvärmning: Snabb temperaturökning, lämplig för tunna band, särskilt band med tjocklek 0,15 mm eller mindre

• Värmeplatta uppvärmning: Bättre temperaturjämnhet, lämplig för hög tillförlitlighetslödning och stabil massproduktion

Om temperaturen är för låg kan lodet inte smälta helt, vilket orsakar svaga lödningar eller kallödning. Om temperaturen är för hög kan det skada cellen, öka termisk stress eller påverka modulens långsiktiga tillförlitlighet.

Lågskadande lödning

Moderna solceller är tunnare och mer ömtåliga än äldre generationers celler. För tunna celler med tjocklek under 130 μm måste mekaniskt tryck och termisk stress kontrolleras noggrant.

Många maskiner använder mjukkontaktlödningssystem, såsom fjäderbelastade presshuvuden. Trycket kontrolleras vanligtvis inom ett intervall på cirka 5 till 15 N, beroende på celltyp, bandtyp och lödningsmetod.

Målet är att uppnå tillräcklig kontakt för pålitlig lödning samtidigt som man undviker sprickor, dolda frakturer, kantflisor eller överdriven cellböjning.

Praktiska tillämpningar vid tillverkning av PV-moduler

Tabber stringern används i det främre elektriska sammanlänkningssteget vid PV-modulproduktion. Dess prestanda påverkar flera efterföljande processer och slutlig modulkvalitet.

Typiska tillämpningar inkluderar:

• Standardproduktion av kristallina kiselmoduler

• Produktion av halvcellsmoduler

• Produktion av MBB- och SMBB-moduler

• PERC, TOPCon, HJT och andra högpresterande cellmodullinjer

• Pilotproduktionslinjer för nya modulstrukturer

• Fabriksautomationsuppgraderingar från halvautomatisk till helautomatisk produktion

I en komplett PV-modulproduktionslinje måste tabber stringern samverka med cellskärning, layup, bussing, EL-testning, laminering, ramning, kopplingsboxinstallation, IV-testning och slutinspektionssystem. En obalans i kapacitet eller processstabilitet vid stringningsteget kan lätt bli en flaskhals för hela fabriken.

Ooitechs syn

Som en utrustningsleverantör som arbetar med olika PV-modulproduktionslayouter ser Ooitech tabber stringern som mer än en lödmaskin; det är en viktig processkontrollpunkt som avgör om en modullinje kan köras med stabil avkastning och förutsägbar produktion. För fabriker som uppgraderar till MBB, TOPCon eller tunnare cellproduktion bör uppmärksamhet ägnas inte bara åt nominell kapacitet, utan även åt bandkontroll, cellhanteringsstress, temperaturuniformitet och kompatibilitet med efterföljande layup- och bussingsprocesser. En bra stringningslösning bör väljas tillsammans med hela modullinjedesignen, annars kan en höghastighetsstringer fortfarande misslyckas med att leverera verklig produktionseffektivitet.