Mesin Apa yang Digunakan untuk Membuat Panel Surya?

Masuk ke pabrik panel surya dan Anda tidak akan melihat satu mesin raksasa yang mengubah bahan mentah menjadi panel jadi. Yang Anda lihat sebenarnya adalah lini produksi yang terhubung, dengan setiap mesin menangani bagian tertentu dari pekerjaan: memotong sel, menyoldernya menjadi string, mengatur string, melaminasi modul, memasang bingkai, dan akhirnya menguji panel jadi.

Kedengarannya cukup sederhana di atas kertas. Dalam produksi aktual, setiap proses mempengaruhi proses berikutnya. Kesalahan posisi kecil selama layup dapat menjadi gelembung atau cacat alignment setelah laminasi. Sambungan solder yang buruk mungkin terlihat baik oleh mata manusia tetapi muncul sebagai area gelap selama inspeksi EL.

Inilah mengapa lini produksi panel surya yang baik harus beroperasi sebagai satu sistem yang seimbang, bukan sebagai kumpulan mesin acak.

Sebelum melihat peralatan, ada satu perbedaan penting.

Artikel ini tentang lini produksi modul surya—pabrik yang membeli sel surya jadi dan merakitnya menjadi panel surya. Memproduksi sel surya dari wafer silikon adalah proses yang berbeda yang melibatkan peralatan kimia basah, tungku difusi, sistem PECVD atau ALD, printer layar, tungku pembakaran, dan mesin khusus lainnya.

Jadi, mesin apa yang digunakan untuk membuat panel surya jadi?

1. Mesin Penguji dan Penyortir Sel Surya

Sel surya dari batch produksi yang sama tidak selalu identik secara elektrik. Arus, tegangan, dan daya maksimumnya mungkin sedikit berbeda. Jika sel dengan karakteristik elektrik yang berbeda secara signifikan dihubungkan dalam string yang sama, sel dengan kinerja terendah dapat membatasi output seluruh string.

Penguji sel surya mengukur parameter seperti:

• Tegangan rangkaian terbuka

• Arus hubung singkat

• Daya maksimum

• Efisiensi sel

• Karakteristik kurva I-V

Sistem penyortiran kemudian mengelompokkan sel dengan kinerja serupa.

Beberapa lini produksi juga menggunakan inspeksi optik otomatis atau inspeksi EL tingkat sel untuk mengidentifikasi chip tepi, retakan tersembunyi, kontaminasi, dan area yang tidak aktif secara elektrik sebelum sel memasuki proses stringing.

Ini mungkin terlihat seperti langkah kecil, tetapi penyortiran yang akurat membantu mengurangi ketidakcocokan listrik dan meningkatkan konsistensi modul jadi.

2. Mesin Pemotong Laser Sel Surya

Sebagian besar modul surya modern menggunakan sel setengah potong. Desain modul shingled dan khusus lainnya mungkin menggunakan bagian sel yang lebih kecil. Dalam kasus ini, sel surya ukuran penuh harus dibagi sebelum stringing.

Mesin pemotong laser sel surya menggores dan memisahkan sel dengan presisi tinggi. Tergantung pada desain modul, mesin ini dapat memotong sel menjadi dua, tiga, atau potongan yang lebih kecil.

Dua metode pemotongan umum digunakan:

• Penggoresan laser konvensional diikuti dengan pematahan mekanis

• Pemotongan laser non-destruktif yang dirancang untuk mengurangi tekanan mekanis dan termal

Pemotongan non-destruktif menjadi semakin penting seiring sel menjadi lebih tipis dan lebih besar. Retakan mikro yang tercipta selama pemotongan dapat meluas selama stringing, laminasi, transportasi, atau operasi luar ruangan jangka panjang.

Jika pabrik hanya memproduksi modul sel penuh, mesin pemotong laser mungkin tidak diperlukan. Namun, untuk produksi modul setengah potong dan shingled, mesin ini adalah bagian inti dari lini.

3. Mesin Tabber Stringer

Tabber stringer sering dianggap sebagai jantung dari lini produksi panel surya.

Tugas utamanya adalah menyolder pita fotovoltaik ke sel individu dan menghubungkan sel secara seri untuk membentuk string sel. Mesin modern biasanya menggabungkan proses tabbing dan stringing dalam satu proses otomatis.

Tabber stringer biasanya menangani:

• Pemuatan dan pemisahan sel

• Penentuan posisi sel

• Pengumpanan pita

• Aplikasi fluks

• Soldering

• Penyelarasan string

• Pemotongan dan pembuangan string

• Inspeksi visi

Metode penyambungan yang benar tergantung pada teknologi sel.

Sel PERC dan TOPCon umumnya dapat diproses dengan stringer multi-busbar konvensional. Sel HJT mungkin memerlukan penyolderan suhu rendah karena lebih sensitif terhadap panas. Sel BC, IBC, ABC, dan HPBC memerlukan peralatan pengelasan kontak belakang khusus karena kontak positif dan negatifnya terletak di sisi belakang.

Oleh karena itu, pemilihan stringer harus didasarkan pada ukuran sel, desain busbar, jenis pita, suhu penyolderan, dan struktur modul—bukan hanya pada angka sel-per-jam yang diiklankan.

4. Inspeksi EL String Inline

Inspeksi EL string biasanya merupakan fungsi opsional yang terintegrasi ke dalam tabber stringer, bukan mesin yang terpisah sepenuhnya.

Dalam praktiknya, sebagian besar produsen memilih opsi ini, terutama saat memproduksi modul dengan sel TOPCon, HJT, atau BC. Dengan teknologi sel ini, sambungan solder yang lemah, retakan tersembunyi, dan area yang tidak aktif secara listrik sulit diidentifikasi melalui inspeksi visual biasa.

Inspeksi EL inline memeriksa string segera setelah penyolderan. Arus dialirkan ke sel yang terhubung, dan kamera inframerah menangkap gambar electroluminescence. Retakan, area yang terputus, dan sambungan listrik yang buruk muncul sebagai daerah gelap yang abnormal.

Hal ini memungkinkan string yang cacat untuk dihapus sebelum layup dan laminasi, ketika perbaikan atau penggantian masih relatif mudah.

Penguji EL string offline mungkin masih digunakan untuk pengambilan sampel, inspeksi ulang, atau analisis laboratorium, tetapi biasanya tidak diperlukan sebagai stasiun produksi terpisah jika stringer sudah menyertakan inspeksi EL inline.

5. Peralatan Pemuatan dan Inspeksi Kaca Surya

Kaca surya yang dipasok ke pabrik modul modern biasanya sudah dicuci dan disiapkan oleh pabrik kaca. Oleh karena itu, mesin pencuci kaca khusus umumnya tidak diperlukan dalam lini produksi panel surya standar.

Pemuat kaca otomatis menempatkan kaca yang sudah disiapkan ke konveyor. Sebelum EVA atau POE diletakkan, kaca diperiksa untuk:

• Debu dan kontaminasi permukaan

• Goresan

• Kerusakan tepi

• Serpihan kaca

• Cacat lapisan

• Dimensi yang salah

Kaca depan membentuk dasar tumpukan modul, sehingga posisinya harus tetap stabil selama proses peletakan material dan penyusunan sel berikutnya.

6. Mesin Pemotong dan Peletakan EVA, POE, dan Backsheet

Sebelum penyusunan, bahan enkapsulan dan lapisan belakang harus dipotong sesuai dimensi modul yang benar.

Mesin pemotong dan peletakan otomatis dapat menyiapkan bahan seperti:

• Film EVA

• Film POE

• TPT atau backsheet lainnya

• Strip isolasi

• Bahan isolasi busbar

Setelah dipotong, mesin meletakkan enkapsulan ke kaca secara otomatis.

Untuk modul kaca-kaca, backsheet polimer diganti dengan lembaran kaca kedua. Tata letak lini, laminator, dan peralatan penanganan harus dirancang untuk berat tambahan dan struktur modul yang berbeda.

Pabrik kecil mungkin memotong EVA dan backsheet secara manual. Pemotongan dan peletakan otomatis menjadi lebih berharga seiring peningkatan kapasitas produksi karena meningkatkan konsistensi dimensi dan mengurangi limbah material.

7. Mesin Layup Otomatis

Mesin layup otomatis mengambil string sel yang sudah jadi dan menempatkannya di atas kaca dan enkapsulan.

Ini adalah proses presisi. Jarak antar string, perataan sel, dan jarak antara sel dengan tepi kaca harus tetap dalam toleransi yang ditentukan.

Perataan yang buruk mudah terlihat pada panel jadi, tetapi penampilan bukan satu-satunya perhatian. Posisi string yang salah juga dapat mempengaruhi enkapsulasi, penyegelan tepi, dan keandalan modul jangka panjang.

Mesin layup otomatis biasanya menggunakan:

• Robot industri atau sistem gantry

• Gripper vakum

• Kamera visi

• Koreksi posisi otomatis

• Kontrol jarak antar string

• Deteksi posisi kaca

Beberapa lini produksi menggunakan mesin layup terpisah. Yang lain menggabungkan penempatan string, layup, dan bussing dalam satu unit terintegrasi.

8. Mesin Bussing

Setelah string diposisikan, mereka harus dihubungkan secara elektrik dengan pita busbar.

Mesin bussing otomatis mengelas atau menyolder terminal string sesuai dengan desain elektrik modul. Mesin ini juga dapat membengkokkan, memotong, dan memposisikan pita busbar secara otomatis.

Modul setengah sel memerlukan perhatian khusus karena bagian sel atas dan bawah umumnya dihubungkan secara paralel. Titik keluar biasanya terletak di dekat bagian tengah panel, bukan di bagian atas.

Proses bussing harus mengontrol:

• Posisi busbar

• Suhu pengelasan atau penyolderan

• Kekuatan sambungan

• Bentuk pita

• Jarak antar string

• Posisi pita keluar

Sambungan bussing yang lemah dapat menyebabkan kehilangan daya, pemanasan lokal berlebihan, atau kegagalan rangkaian total.

Pada lini semi-otomatis kecil, bussing dapat diselesaikan secara manual dengan alat solder dan templat penempatan. Pabrik berkapasitas lebih tinggi biasanya menggunakan mesin bussing otomatis untuk konsistensi dan hasil yang lebih baik.

9. Tester EL Pra-Laminasi dan Inspeksi Visual

Sebelum laminasi, modul yang telah dirakit harus lulus inspeksi visual dan pengujian EL.

Ini adalah kesempatan praktis terakhir untuk memperbaiki banyak cacat produksi. Operator atau sistem inspeksi otomatis memeriksa masalah seperti:

• Sel retak

• String tidak sejajar

• Pita hilang

• Sambungan bussing buruk

• Posisi keluar salah

• Kontaminasi di dalam modul

• Enkapsulan keriput atau bergeser

• Penempatan backsheet salah

EL tester pra-laminasi memeriksa kondisi kelistrikan dari seluruh rangkaian sel sebelum disegel secara permanen.

Laminasi pada dasarnya tidak dapat diubah. Jika ditemukan cacat setelah laminasi, biaya perbaikan jauh lebih tinggi, dan dalam banyak kasus seluruh modul harus dibuang.

10. Laminator Panel Surya

Laminator menyegel kaca, enkapsulan, sel surya, dan backsheet—atau kaca belakang—menjadi satu struktur yang tahan lama.

Di dalam laminator, vakum menghilangkan udara yang terperangkap dari tumpukan modul. Panas dan tekanan kemudian mengeringkan EVA atau POE, mengikat semua lapisan menjadi satu.

Resep laminasi tergantung pada:

• Jenis enkapsulan

• Ukuran modul

• Ketebalan kaca

• Struktur kaca-backsheet atau kaca-kaca

• Teknologi sel

• Persyaratan pemasok material

Siklus laminasi tipikal mungkin memakan waktu sekitar 10 hingga 20 menit, meskipun waktu sebenarnya bervariasi tergantung pada material dan peralatan.

Laminator seringkali merupakan proses utama paling lambat di jalur produksi. Oleh karena itu, sebuah pabrik mungkin memerlukan beberapa laminator yang beroperasi secara paralel.

Ini adalah poin penting saat menghitung kapasitas produksi. Memasang stringer yang lebih cepat tidak akan meningkatkan output modul akhir jika bagian laminasi tidak dapat memproses panel pada kecepatan yang sama.

Kualitas laminasi secara langsung mempengaruhi daya rekat, isolasi listrik, ketahanan terhadap kelembaban, dan masa pakai modul yang diharapkan.

11. Peralatan Pemotongan dan Inspeksi Pasca-Laminasi

Setelah laminasi, kelebihan EVA, POE, atau backsheet masih tersisa di sekitar tepi modul. Material ini harus dihilangkan sebelum pembingkaian.

Pada jalur kecil, operator dapat memotong tepi secara manual. Jalur otomatis berkapasitas tinggi biasanya menggunakan mesin pemotong tepi.

Modul yang telah dilaminasi juga diperiksa untuk:

• Gelembung udara

• Delaminasi

• Luapan enkapsulan

• Goresan

• Kerusakan kaca

• Pergerakan sel

• Perpindahan string

• Kontaminasi di dalam laminasi

Unit pembalik otomatis memudahkan pemeriksaan kedua sisi modul tanpa harus mengangkat secara manual.

12. Mesin Perekat Bingkai dan Pemasangan Bingkai

Kebanyakan panel surya konvensional menggunakan bingkai aluminium untuk melindungi tepi kaca dan memberikan dukungan mekanis selama transportasi dan pemasangan.

Bagian pemasangan bingkai dapat mencakup:

• Mesin perekat bingkai otomatis

• Sistem pemuatan bingkai aluminium

• Peralatan pemasangan kunci sudut

• Mesin perakitan bingkai

• Mesin pemasangan bingkai pneumatik atau hidrolik

• Peralatan pelubang bingkai

Sealant diaplikasikan di dalam profil aluminium sebelum keempat bagian bingkai ditekan di sekitar modul yang telah dilaminasi.

Bingkai yang sudah jadi harus persegi, aman, dan tersegel dengan baik. Cacat bingkai yang umum termasuk sudut longgar, sealant tidak mencukupi, sealant berlebihan, goresan, dan dimensi bingkai yang salah.

Modul kaca-kaca tanpa bingkai mungkin tidak memerlukan proses ini, tergantung pada desain produk.

13. Mesin Pemasangan Kotak Sambungan

Kotak sambungan mengumpulkan output listrik dari rangkaian sel dan menyediakan koneksi antara modul dan sistem PV eksternal.

Proses kotak sambungan dapat mencakup:

• Penempatan kotak sambungan

• Pengeluaran silikon atau perekat

• Penyolderan kabel keluar

• Pengelasan terminal otomatis

• Pengisian lem AB

• Pengecoran

• Inspeksi kabel dan konektor

Mesin solder junction box menghubungkan pita penghantar modul ke terminal junction box. Mesin dispensing atau potting kemudian mengaplikasikan sealant atau bahan pengisi untuk melindungi sambungan listrik dari kelembaban, pergerakan, dan korosi.

Bahan perekat dan potting harus mendapatkan waktu curing yang cukup sebelum pengujian akhir dan pengemasan.

14. EL Tester Akhir

Tes EL kedua biasanya dilakukan setelah laminasi atau perakitan modul akhir.

Tes ini diperlukan karena retakan mikro baru dapat muncul selama laminasi, pemotongan, pembingkaian, atau penanganan material.

Gambar EL akhir dapat mengungkapkan:

• Retakan mikro sel

• Sel pecah

• Jari-jari terputus

• Sambungan solder buruk

• Busbar putus

• Area tidak aktif secara listrik

• Interupsi string

Perangkat lunak analisis gambar otomatis dapat membantu mengklasifikasikan cacat, tetapi pabrikan masih memerlukan standar penerimaan yang jelas. Sistem harus mendefinisikan cacat mana yang dapat diterima, mana yang memerlukan perbaikan, dan mana yang mengakibatkan penolakan.

15. Solar Simulator dan I-V Tester

Solar simulator, juga dikenal sebagai flash tester atau I-V tester, mengukur kinerja listrik panel surya jadi di bawah pencahayaan terkontrol.

Tester mencatat parameter termasuk:

• Daya maksimum

• Tegangan rangkaian terbuka

• Arus hubung singkat

• Tegangan operasi

• Arus operasi

• Faktor pengisian

• Efisiensi modul

• Kurva I-V lengkap

Daya yang diukur digunakan untuk menilai panel dan menghasilkan nameplate atau label produksinya.

Solar simulator harus memiliki kecocokan spektral, keseragaman cahaya, dan stabilitas yang sesuai. Kecepatan pengujiannya juga harus sesuai dengan kapasitas produksi jalur lainnya. Jika tidak, panel jadi akan mulai menumpuk di depan stasiun pengujian.

16. Peralatan Pengujian Keamanan

Keluaran listrik hanyalah satu bagian dari kontrol kualitas akhir. Panel juga harus aman secara listrik.

Peralatan pengujian keamanan umum meliputi:

• Penguji hi-pot

• Penguji resistansi isolasi

• Penguji kontinuitas ground

• Penguji arus bocor

Uji hi-pot menerapkan tegangan tinggi antara sirkuit listrik internal dan bingkai modul untuk memverifikasi integritas isolasi.

Uji kontinuitas ground mengukur koneksi listrik antara bingkai aluminium dan titik grounding-nya. Pengujian isolasi memeriksa apakah modul dapat beroperasi dengan aman tanpa jalur kebocoran yang berbahaya.

Ini adalah tes produksi penting, bukan pemeriksaan kualitas opsional.

17. Jalur Pelabelan, Penyortiran, dan Pengemasan

Setelah panel lulus inspeksi listrik, keamanan, EL, dan visual, pabrik mencetak label produk dan mencatat hasil tes akhir.

Setiap modul biasanya menerima nomor seri unik. Pada jalur otomatis, nomor ini dapat dihubungkan ke sistem MES atau ketertelusuran.

Pabrik kemudian dapat melacak modul jadi kembali ke informasi seperti:

• Batch sel surya

• Data produksi stringer

• Gambar EL

• Stasiun layup

• Resep laminator

• Stasiun framing

• Hasil uji I-V

• Hasil uji keamanan

• Tanggal dan shift produksi

Modul jadi disortir berdasarkan kelas daya, ditumpuk dengan bahan pelindung, dan dikemas untuk transportasi.

Pengemasan mungkin tampak seperti proses sederhana, tetapi penumpukan yang salah atau perlindungan yang tidak memadai dapat merusak modul yang baik sebelum mencapai lokasi proyek.

Semi-Otomatis atau Sepenuhnya Otomatis?

Pabrik panel surya tidak selalu membutuhkan otomatisasi penuh.

Jalur semi-otomatis seringkali cocok untuk proyek percontohan, produsen regional, dan pabrik dengan kapasitas terencana yang lebih rendah. Operator dapat menangani bussing, persiapan material, trimming, pemasangan junction box, dan inspeksi visual secara manual.

Jalur otomatis penuh menambahkan penanganan robotik, konveyor otomatis, sistem inspeksi terintegrasi, buffer produksi, dan ketertelusuran data. Mereka memberikan throughput yang lebih tinggi dan kontrol proses yang lebih konsisten, tetapi juga membutuhkan kemampuan pemeliharaan yang lebih kuat dan manajemen produksi yang lebih baik.

Tingkat otomatisasi yang tepat tergantung pada:

• Kapasitas tahunan yang direncanakan

• Desain modul

• Teknologi sel

• Investasi yang tersedia

• Kondisi tenaga kerja lokal

• Persyaratan kualitas produk

• Rencana ekspansi di masa depan

Jangan Pilih Setiap Mesin Secara Terpisah

Mesin terbesar tidak selalu merupakan mesin terpenting, dan mesin tercepat tidak secara otomatis menciptakan jalur produksi tercepat.

Kapasitas harus seimbang di seluruh pemotongan sel, stringing, layup, bussing, laminasi, framing, pemasangan junction box, dan pengujian akhir.

Pabrik juga membutuhkan sistem pendukung seperti:

• Konveyor otomatis

• Buffer produksi

• Kompresor udara

• Sistem vakum

• Pendingin (chiller)

• Penyimpanan material

• Perangkat lunak MES dan ketertelusuran

• Ruang pemeliharaan

• Area kontrol kualitas

Desain modul harus dikonfirmasi sebelum memilih peralatan. Jalur yang dirancang untuk modul sel penuh PERC konvensional mungkin tidak cocok untuk setengah sel TOPCon format besar, modul HJT, sel BC, atau panel kaca-kaca berat tanpa mengubah beberapa mesin.

Oleh karena itu, rencana pabrik yang realistis harus dimulai dengan spesifikasi modul target dan kapasitas produksi tahunan. Daftar mesin akhir datang setelah itu.

Pandangan kami sederhana: pabrik surya yang andal bukanlah tumpukan mesin yang mengesankan, melainkan sistem produksi yang seimbang, dan Ooitech dapat menyediakan lini produksi panel surya semi-otomatis dan otomatis penuh dari 5 MW hingga 1,2 GW, desain tata letak pabrik, instalasi, pelatihan, dukungan bahan baku, dan layanan purna jual global.