Umenie výroby fotovoltických panelov, Aplikácie, Rubriky,

Spoločnosť Ecoprogetti začala písať svoju históriu v roku 1994 ako výrobca fotovoltických panelov s manuálnou výrobnou linkou. S cieľom minimalizovať manuálnu prácu a zvýšiť výrobnú kapacitu začala vyrábať malé automatické stroje pre vlastnú výrobnú linku. Vďaka rastu fotovoltického priemyslu sa spoločnosť v roku 1998 začala venovať výrobe strojov pre fotovoltický priemysel. Spočiatku vyrábala stroje pre celý fotovoltický reťazec, počnúc strojmi na spracovanie, čistenie a rezanie ingotu až po kontrolu kvality plátkov a automatizáciu výroby článkov.

Následne sa špecializovala výlučne na návrh a montáž výrobných strojov a kontrolu kvality fotovoltických modulov. Spoločnosť sídli v Taliansku, kde v roku 2018 otvorila nový výrobný závod s celkovou výrobnou plochou 5 000 m2. Svoje pobočky má strategicky umiestnené aj v Indii, Spojených arabských emirátoch, Severnej Amerike a juhovýchodnej Ázii.

Spoločnosť okrem bežne využívaných bifaciálnych solárnych modulov poskytuje riešenia aj na výrobu modulov, ktoré možno integrovať do budov (angl. Building-integrated photovoltaics, BIPV). BIPV nahrádza konštrukčné časti budovy, do ktorých je modul integrovaný. Hovoríme teda o solárnych paneloch, ktoré sa stávajú samotnou strechou alebo fasádou. Ďalšími možnosťami sú plávajúca fotovoltika alebo agrovoltika na napájanie skleníkov.

„Náš príbeh sa začal snom: umožniť ľuďom z ktorejkoľvek časti sveta využívať energiu zo slnka. Od začiatku sme boli priekopníkmi, ktorí poskytovali znalosti a nástroje na produkciu čistej energie a dokázali sme to tým, že vyrábame pre našich zákazníkov najmodernejšie stroje na výrobu fotovoltických panelov. Naše riešenia sú flexibilné, prispôsobiteľné tak, aby vyhovovali najrôznejším požiadavkám, jednoduché na používanie a modulárne, aby sa rýchlo zvýšila výrobná kapacita výrobnej linky v prípade potreby,“ povedal Domenico Sartore, zakladateľ spoločnosti Ecoprogetti.

Technologické riešenia výroby solárnych panelov

Proces výroby solárnych modulov pozostáva zo série po sebe nasledujúcich činností, pomocou ktorých poloautomatické a automatické stroje montujú rôzne diely s cieľom transformovať suroviny na hotový výrobok. Spoločnosť ponúka výrobné linky fotovoltických modulov rôznych úrovní automatizácie a kapacít podľa požiadaviek každého zákazníka.

Výrobné fázy solárnych panelov sú:

1. Príprava surovín

V prvej fáze sa kontrolujú a pripravujú rôzne suroviny používané na montážny proces. Predovšetkým sa čistí sklo pre nasledujúce kroky. Na rezacích strojoch sa pripravuje ochranná a zadná vrstva v množstvách, ktoré zodpovedajú naplánovanej výrobe.

2. Vypletací stroj

Úlohou vypletacieho stroja je spájať fotovoltické články do reťazcov pomocou pásky, ktorá pozostáva z medeného vodiča s povrchovou úpravou. Medený vodič sa pripája priamo na kremíkové kryštály na prepojenie solárnych článkov v solárnom module. Takto pripravené reťazce fotovoltických článkov sa umiestňujú na sklo s vopred pripravenou prvou ochrannou vrstvou. V tomto kroku sa súčasne kontroluje kvalita produktu s cieľom overiť, či sú články neporušené, a kontroluje sa aj kvalita spájkovania. Výplety sa na sklo umiestňujú pomocou šesťosového robota, ktorý vyberá výplet z pásu a umiestňuje ho na sklo vďaka použitiu kamier s presným zameraním.

3. Spájkovanie

Aby sa vytvoril elektrický obvod, po umiestnení všetkých výpletov tvoriacich modul na sklo sa pristupuje k zváraniu spojov fotovoltického panelu. Stroj na automatické spájkovanie prepája spoje vo fotovoltickom paneli, pričom spája rôzne reťazce článkov už umiestnené na skle. Spájkovanie musí byť bezchybné, pretože môže vytvárať horúce miesta na paneli v dôsledku rôznych faktorov, ako je spájkovanie za studena, heterogénne typy kontaktov (rôzny tlak alebo čas strávený spájkovaním) alebo nespájkované miesta. Všetky tieto situácie môžu nastať pri ručnom spájkovaní operátorom. Automatické spájkovanie predchádza týmto rizikám. „Vyvinuli sme hybridný spájkovací systém, ktorý kombinuje tradičné kontaktné spájkovanie s horúcim vzduchom. Zavedenie horúceho vzduchu vo fáze spájkovania ohrieva celý povrch článku, nielen miesta, kde je umiestnený medený vodič, čím sa výrazne znižuje tepelné namáhanie článku,“ upresnil D. Sartore.

4. Príprava pred lamináciou

Keď je elektrický obvod medzi všetkými reťazcami článkov dokončený, aplikuje sa druhá vrstva ochrannej vrstvy, po ktorej sa aplikuje fólia izolačného materiálu nazývaná zadná vrstva. Operátor pripraví svorkovnicu, ktorá sa v nasledujúcom kroku pripojí k elektroinštalačnej škatuli. V tomto bode výrobného procesu je dôležité vykonať niekoľko elektrických testov, prípadne aj elektroluminiscenčný test, aby sa overilo, že vnútri modulu nie sú skraty alebo rozbité fotovoltické články, pretože tieto poruchy možno v tomto kroku stále opraviť.

5. Laminovanie

Počas procesu laminácie sa niekoľko vrstiev fotovoltického modulu premieňa na celok vďaka polymerizácii ochrannej vrstvy. Tento proces vykonávajú laminátory vyvinuté pre fotovoltický priemysel. Tieto stroje pracujú pri vysokej úrovni vákua určitý čas a pri určitej teplote. Nastavenie teploty a času sa určuje podľa použitého materiálu ochrannej vrstvy. Fotovoltické moduly, ktoré vychádzajú z laminátora, sa nazývajú lamináty.

6. Rámovanie

Fáza rámovania pozostáva z niekoľkých krokov, ktoré sa začínajú orezaním prebytočného materiálu ochrannej vrstvy a zadného krytu, ktorý zostane okolo skla po procese laminácie. Rám je pripevnený priamo na laminát prostredníctvom silikónu, ktorý je nanášaný priamo do kanála hliníkového rámu.

7. Montáž elektroinštalačnej škatule

Posledná montážna fáza pozostáva z pripevnenia elektroinštalačnej škatule. Proces sa vykonáva jej pripevnením vhodným lepidlom na zadnú stranu modulu a vytvorením elektrického spojenia medzi svorkovnicou pripravenou pred lamináciou a káblami rozvodnej skrinky. Po montáži sa modul vyčistí. Montáž elektroinštalačnej škatule vykonáva kartézsky robot, ktorý dávkuje lepidlo na potrebné miesto. Robot zabezpečuje konzistentné dávkovanie lepidla a pomáha znižovať plytvanie, čím sa znižujú výrobné náklady.

8. Záverečná kontrola

Na konci montážnych fáz prebieha kontrola a testovanie fotovoltického modulu. Táto fáza je jedným z najdôležitejších krokov, pretože pomocou týchto testov sa zmeria elektrický výkon modulu. Meranie sa vykonáva pomocou LED slnečného simulátora, ktorý je schopný reprodukovať niektoré špecifické svetelné podmienky, ktoré merajú špičkový výkon modulu podľa noriem. Po tomto teste zvyčajne nasleduje test izolácie a dielektrickej tuhosti nazývaný Hi-Pot, elektroluminiscenčný test na overenie kvality konštrukcie a označenie fotovoltického modulu podľa zvolenej klasifikácie. Na konci tohto procesu sa tak získa fotovoltický panel pripravený na inštaláciu.

LED simulátor slnka je schopný testovať obe strany bifaciálneho panelu súčasne bez potreby manipulácie s ním. Systém dvojitého svetelného zdroja zaisťuje simuláciu konečných podmienok panelov na mieste inštalácie, kde svetlo prichádza a odráža sa na oboch stranách. Pretože svetlo odrážané na zadnú stranu sa mení, treba sledovať rôzne testovacie podmienky pri simulácii výkonu.

Spoločnosť vyvinula elektroluminiscenčnú testovaciu stanicu so šiestimi kamerovými systémami a softvérom neurónovej siete, ktorý identifikuje malé chyby na článkoch panela, ako sú mikrotrhliny, kontaminácia a prerušenia, ktoré nie je možné rozpoznať voľným okom. Tento stroj umožňuje vykonávať hĺbkovú a rozsiahlu kontrolu kvality panelov.

Mobilné laboratórium Ecotruck

Solárne elektrárne potrebujú pravidelnú kontrolu fotovoltických panelov na mieste inštalácie, čo môže zahŕňať rôzne typy testovania. Spoločnosť preto po niekoľkoročných skúsenostiach navrhla mobilné testovacie laboratórium solárnej elektrárne s názvom Ecotruck. Ide o kombináciu LED simulátora slnka s vysoko presným elektroluminiscenčným testerom na detekciu mikrotrhlín a neaktívnych oblastí a termálnej kamery, ktorá kontroluje horúce miesta a možné prehrievanie.

Cieľ do budúcnosti

Spoločnosť Ecoprogetti zaznamenala exponenciálny rast, a to aj vďaka veľmi pozitívnemu vnímaniu ochrany životného prostredia zo strany širokej verejnosti. Fotovoltický boom trvá už asi desať rokov a v posledných piatich zaznamenal silný nárast. Trend podporovaný aj súčasnou energetickou krízou viedol nielen súkromné osoby, ale aj samotné štáty, ktoré sa čoraz viac spoliehajú na rozsiahle energetické systémy, k tomu, že sa chcú čo najviac osamostatniť od dodávok elektrickej energie a stať sa nezávislými. Aj preto sú ďalšie vyhliadky spoločnosti jasne stanovené. Cieľom je ďalej rozširovať výrobné kapacity a efektívne reagovať na požiadavky medzinárodných zákazníkov. V súčasnosti spoločnosť vyrába dva gigawatty výrobných liniek ročne, cieľ je dosiahnuť až štyri gigawatty ročne. S rastom a expanziou solárneho trhu je preto spoločnosť Ecoprogetti schopná stanoviť nové štandardy v tomto odvetví.

„Navrhujeme, vyvíjame a dodávame najmodernejšie výrobné riešenia pre fotovoltické panely do viac ako 60 krajín sveta. Pred tridsiatimi rokmi sa to mohlo zdať ako sen, dnes je udržateľná budúcnosť medzi človekom a prírodou nie snom, ale realitou, pretože každá krajina má možnosť vyrábať vysokokvalitné fotovoltické panely lokálne,“ uzavrel D. Sartore, zakladateľ spoločnosti Ecoprogetti.

Fotografie (Zdroj: Ecoprogetti)