Sel Surya vs Panel Surya: Apa yang Tidak Diungkapkan oleh Nama Mesin

Jawaban singkat: Jawaban singkatnya: sel surya dan panel surya dibuat oleh dua industri yang berbeda di dua pabrik yang berbeda. Pembuatan sel dimulai dari wafer silikon dan menggunakan tungku difusi, PECVD, dan printer sablon untuk menghasilkan perangkat sekitar 0,5 V hingga 0,6 V, dan sekitar 95% sel komersial adalah silikon kristalin. Pembuatan panel, atau modul, dimulai dari sel yang sudah jadi dan menggunakan tabber stringer, stasiun layup, laminator, mesin framing, dan tester untuk merakit 60 hingga 144 sel menjadi modul tersegel dengan rating 400 W hingga 700 W. Pabrik sel membutuhkan tungku di atas 800 °C dan kondisi ruang bersih; lini modul beroperasi pada suhu laminasi sekitar 150 °C di aula industri biasa. Ooitech membangun lini modul dari 5 MW hingga 1,2 GW dan tidak membuat peralatan fabrikasi sel. Kebingungan penamaan ini nyata bahkan di katalog kami sendiri, di mana mesin yang menangani sel selama perakitan modul menyandang nama sel surya.

Oleh Jerry, Product Marketing di Ooitech

Saya mendapat versi pertanyaan ini hampir setiap minggu: seorang pembeli bertanya apakah kami memproduksi sel surya, padahal yang sebenarnya ingin mereka bangun adalah lini modul. Kadang mereka sudah membandingkan penawaran fabrikasi sel cukup lama sebelum ada yang bertanya apa yang masuk di awal proses mereka.

Ini terjadi terus-menerus, dan itu bukan kesalahan pembeli. Mesin kami sendiri dinamai seperti Solar Cell Laser Cutting Machine dan Solar Cell Tabber Stringer. Mesin-mesin itu menangani sel, dan berada di pabrik panel.

Dua pabrik, dua bisnis yang berbeda

Sel surya adalah satu perangkat fotovoltaik — berukuran sekitar 16 hingga 23 cm, menghasilkan sekitar 0,5 hingga 0,6 volt. Panel surya berisi banyak sel yang dirangkai seri untuk menaikkan tegangan, lalu paralel untuk menaikkan arus.

Itulah keseluruhan hubungannya. Kedua produk dibuat oleh dua industri.

Kami di Ooitech memasok lini produksi panel dari 5 MW hingga 1,2 GW. Kami tidak membuat tungku difusi, sistem PECVD, atau printer sablon. Jika Anda membangun pabrik sel, saya orang yang salah untuk ditanya.

Di mana pembuatan sel berakhir

Pembuatan sel dimulai dari polisilikon dan berakhir dengan sekotak sel yang telah diuji. Kira-kira lima langkah.

Polisilikon dilelehkan dan dicetak menjadi ingot multikristalin atau ditarik menjadi ingot monokristalin melalui proses Czochralski. Ingot diiris menjadi wafer, dibersihkan, dan diberi tekstur agar lebih banyak menangkap cahaya.

Sel surya monokristalin setengah potong dengan busbar, sebelum perakitan modul

Lalu doping. Boron dan fosfor didifusikan untuk menciptakan sambungan p-n, dan jalur konduktif yang terbentuk di sekitar tepi wafer dihilangkan untuk mencegah korsleting. Lapisan anti-reflektif diterapkan berikutnya, biasanya silikon nitrida yang dideposisikan melalui plasma-enhanced chemical vapour deposition. Terakhir, kontak logam dicetak sablon dengan pasta perak atau tembaga lalu di-firing.

Setelah itu selesai, Anda memiliki sebuah sel. Sel diuji, dipilah berdasarkan arus, dikemas, dan dijual. Di situ satu industri berakhir.

Sekitar 95% sel PV komersial adalah silikon kristalin, dan sisanya sebagian besar adalah film tipis kadmium telurida. Fabrikasi sel sangat padat modal dan didominasi oleh segelintir pemain besar. Setiap pergantian generasi, dari Al-BSF ke PERC dan dari PERC ke TOPCon, didorong oleh kelompok produsen terpusat yang sama. PERC saja menambah sekitar 12% lebih banyak keluaran energi dibandingkan struktur Al-BSF yang lebih lama.

Di mana pembuatan panel dimulai

Sel surya yang sudah digrading masuk ke lini perakitan modul di atas konveyor

Perakitan modul mengambil sekotak sel dan mengubahnya menjadi produk. Enam stasiun, secara berurutan.

Ini dimulai dengan laser yang memotong sel sesuai ukuran untuk format setengah potong dan shingled. Laser yang terlalu panas merusak tepi sel, dan micro-crack yang ditinggalkannya tetap tak terlihat sampai electroluminescence — pada saat itu modul sudah tersegel. Lalu stringer menyolder ribbon ke setiap sel dan menyambungnya menjadi string seri. Pada AM050FH kami, rentang sel berjalan dari 161 mm hingga 230 mm, kerusakan sel tetap di bawah 0,2% dan hasil penyolderan di atas 95%. Tidak ada dari kedua cacat itu yang bisa diperbaiki di hilir. Sel retak yang masuk ke laminator keluar sebagai barang rongsokan, bukan sebagai rework.

Kepala penyolderan menempatkan ribbon tembaga ke sel surya

Mesin tabber stringer sel surya otomatis di pabrik modul

Layup adalah tempat tumpukan disatukan: string diletakkan di atas kaca, dengan encapsulant (EVA) di atas dan di bawah serta backsheet di atasnya. Lalu laminator menarik vakum, menerapkan tekanan, dan menahan tumpukan mendekati 150 °C hingga EVA terikat silang menjadi satu unit tersegel. Jendela suhu itu lebih sempit daripada yang disiratkan brosur peralatan, dan platen dengan sudut dingin meninggalkan encapsulant yang tidak matang yang akan terkelupas bertahun-tahun kemudian. Laminator itu sendiri adalah tempat sebagian besar risiko itu berada. Framing, kotak sambungan, dan pengujian akhir menyelesaikan modul, dan kedua gerbang pengujian seharusnya inline, bukan di ujung lini. Pabrik yang hanya menguji modul jadi sudah melaminasi setiap cacat stringing menjadi produk yang tidak bisa di-rework.

Inspeksi electroluminescence pada string sel yang disolder

Setiap mesin dalam daftar itu berada di lini modul, termasuk yang dinamai menurut sel.

Sisi sel dibahas secara terpisah dalam panduan proses pembuatan sel surya TOPCon.

Mengapa kekeliruan ini memakan biaya

Kesalahan dalam hal ini mengubah rencana modal Anda secara drastis.

Sebuah fab sel membutuhkan tungku suhu tinggi, deposisi vakum, dan lingkungan kelas cleanroom. Sebuah pabrik modul membutuhkan aula industri, daya sedang, dan tim teknis yang dapat dilatih dalam hitungan bulan. Untuk output nominal yang sama, investasinya berbeda sekitar satu orde besaran. Kesenjangan itu terlihat pada bangunan yang Anda sewa, koneksi listrik yang Anda ajukan, izin, keterampilan yang Anda rekrut, dan berapa lama Anda menunggu sebelum modul pertama yang layak jual keluar dari pintu. Pembeli yang menganggarkan untuk yang salah akan mengumpulkan modal berlebih yang tidak dapat mereka gunakan, atau mengumpulkan kurang dan terhenti di tengah pembangunan dengan cangkang bangunan tanpa peralatan di dalamnya.

Ada jebakan kedua. Pemasok mengutip MW tahunan, dan MW tahunan sebagian merupakan perhitungan watt. Ambil mesin yang memproses 24 modul per jam. Nilai modul pada 275 W dan Anda mendapatkan sekitar 57 MW per tahun. Nilai modul yang sama pada 550 W dan mesin yang sama tiba-tiba menghasilkan 114 MW. Tidak ada yang berubah di dalam ruang, pompa, atau siklusnya. Saat membandingkan penawaran, mintalah modul layak jual per jam dan konversikan ke MW sendiri menggunakan produk yang benar-benar akan Anda buat.

Kapasitas PV terpasang global mencapai sekitar 1.185 GW pada akhir 2022, memasok lebih dari 6% listrik dunia, dan biaya listrik tenaga surya telah turun sekitar 85% sejak 2010. Pertumbuhan seperti itu menarik banyak pendatang baru ke perakitan modul, yang justru menjadi alasan begitu banyak pembeli pemula tiba pada pertanyaan sel versus panel.

Mengapa kebingungan ini tetap ada

Angka 95% membuat manufaktur sel terdengar seperti industri yang luas padahal sebenarnya sempit dan terkonsentrasi. Faktor yang lebih besar lebih dekat ke rumah. Lini modul membeli sel, menangani sel, memotong sel, dan menguji sel sepanjang hari, jadi menamai peralatan sesuai benda yang disentuhnya adalah hal yang wajar. Kebiasaan itu berhenti berguna begitu Anda mencoba mencari tahu apa yang sebenarnya dijual kepada Anda.

Empat hal yang perlu ditanyakan sebelum membandingkan penawaran

Tanyakan ini sebelum Anda membandingkan dua penawaran apa pun.

Mulailah dengan meminta daftar stasiun. Penawaran lini modul mencantumkan stringer, layup, laminator, framing, dan tester — urutan lengkapnya ada di sini — sedangkan penawaran lini sel mencantumkan tungku, deposisi, dan pencetakan. Satu jawaban itu biasanya sudah menyelesaikannya.

Jika tidak, tanyakan apa yang masuk di awal proses. Wafer berarti manufaktur sel; kotak berisi sel jadi berarti perakitan modul. Tanyakan bagaimana bangunannya — aula kelas cleanroom dengan pasokan daya besar mengarah ke fab sel, aula industri biasa ke lini modul. Dan tanyakan outputnya diukur dalam apa: modul per jam berarti lini modul, wafer per jam berarti lini sel.

Pemasok yang tidak dapat menjawab pertanyaan pertama dengan jelas sudah menjawabnya.

FAQ

Apakah panel surya hanya sekumpulan sel surya? Secara elektrik, ya — 60 hingga 72 sel secara seri, atau 144 dalam format setengah potong. Secara fisik, ini produk yang berbeda dari pabrik yang berbeda. Sel datang sudah jadi dan sudah digrading; tugas lini modul adalah menghubungkan, mengenkapsulasi, dan melindunginya.

Bisakah satu perusahaan menjalankan keduanya? Beberapa produsen besar melakukannya, di lokasi yang sama. Itu adalah bangunan terpisah dengan peralatan terpisah dan biasanya tim terpisah, dan sebagian besar pembuat modul membeli sel mereka dari produsen sel spesialis.

Pemasok saya mengutip "mesin sel surya". Untuk pabrik yang mana? Periksa prosesnya. Jika mesin itu menyolder ribbon, memotong sel untuk tata letak setengah potong, atau menguji modul jadi, itu peralatan lini modul.

Mana yang lebih menguntungkan? Perakitan modul, berdasarkan angka yang saya lihat, tetapi keunggulannya lebih tipis daripada yang disarankan oleh kesenjangan modal. Lini modul membutuhkan lebih sedikit modal dan mencapai produksi dalam hitungan bulan, sehingga beberapa pabrik bersaing untuk pesanan yang sama dan margin tetap ketat. Fabrikasi sel membutuhkan jauh lebih banyak modal dan didominasi oleh segelintir pemilik, yang menjaga harga lebih stabil tetapi membuat masuk hampir mustahil tanpa neraca keuangan yang besar. Bagaimanapun, utilisasi menentukan hasil jauh sebelum teknologi.

Apakah efisiensi sel membatasi apa yang dapat dicapai modul saya? Ya, dan batas atas itu sudah ditetapkan sebelum sel sampai kepada Anda. Lini modul dapat mempertahankan efisiensi sel atau kehilangannya, melalui micro-crack, sambungan solder dingin, atau EVA yang tidak pernah sepenuhnya terikat silang. Lini modul tidak dapat menambah efisiensi yang tidak dimiliki sel. Lini modul melindungi batas atas yang tidak diciptakannya.

Penawaran saya dalam MW per tahun. Apakah itu sebanding? Hanya jika kedua penawaran menggunakan wattage modul yang sama dan asumsi uptime yang sama. Konversikan dulu ke modul layak jual per jam, lalu terapkan wattage produk Anda sendiri.

Apa yang harus dilakukan selanjutnya

Lain kali Anda mengirim pertanyaan, letakkan satu baris di bagian atas: mohon sertakan daftar stasiun lengkap dengan waktu siklus per stasiun. Pemasok yang memilikinya akan mengirimkannya dalam dua menit. Pemasok yang tidak memilikinya akan mengirimkan angka MW tahunan sebagai gantinya.

Bacaan lebih lanjut dan data latar belakang

Materi referensi publik tentang topik ini, yang diterbitkan oleh organisasi yang memelihara peta jalan teknologi dan data pasar industri:

• VDMA — Peta Jalan Teknologi Internasional untuk Fotovoltaik (ITRPV)
• pv magazine — berita industri PV global dan liputan teknis
• Fraunhofer ISE — Laporan Fotovoltaik