태양광 PV 모듈 제조: 반복 가능한 모듈 뒤에 숨은 시스템

공장이 하나의 적합한 모듈을 만들 수 있어도 제조 시스템이 약할 수 있습니다.

더 어려운 테스트는 나중에 옵니다: 새로운 셀 로트가 도착하고, 다른 교대조가 인수하며, 라미네이터가 유지보수 후 재가동되거나, 공장이 한 모듈 형식에서 다른 형식으로 전환할 때입니다. 이러한 조건 중 하나가 바뀔 때마다 품질이 변한다면, 공장은 실제로 제품을 통제하고 있는 것이 아닙니다. 일련의 예상치 못한 상황을 관리하고 있는 것입니다.

이것이 태양광 PV 모듈 제조를 이해하는 유용한 방법입니다. 단순히 셀, 유리, 폴리머를 조립하는 행위가 아닙니다. 승인된 모듈 설계를 통제된 방식으로 재현하고, 각 출시 제품이 의도대로 제조되었음을 보여주는 충분한 공정 증거를 확보하는 것입니다.

네 가지 시스템이 일치해야 합니다:

기계는 이러한 시스템 안에 있습니다. 기계가 시스템을 대체하지 않습니다.

하나의 좋은 모듈은 아직 제조 시스템이 아닙니다

PV 모듈 공장의 안정적인 기준은 승인된 제품 정의입니다. 셀 기술이 바뀌고, 자재 로트가 바뀌며, 작업자가 교대하고, 장비가 마모됩니다. 라인을 떠나는 모듈은 여전히 승인된 구성 및 출시 기준 내에 있어야 합니다.

이것이 반복성을 제조의 핵심 문제로 만듭니다.

숙련된 기술자가 신중하게 제작한 샘플은 성능이 좋을 수 있습니다. 양산은 반복적인 취급, 짧은 사이클 타임, 병렬 스테이션, 레시피 선택, 자재 보충, 정지, 재시작 및 재작업 등 다른 압력을 도입합니다. 한 스테이션에서 무해해 보이는 작은 변동이 나중에 결합될 수 있습니다. 약간의 스트링 위치 오류는 적층에 영향을 미칩니다. 제대로 관리되지 않은 솔더 조인트는 육안 검사를 통과하지만 EL에서 나타납니다. 잘못된 라미네이션 레시피는 챔버 문 앞에서 명백한 결함을 생성하지 않을 수 있지만, 셀 회로를 둘러싼 보호를 변경합니다.

따라서 라인은 일련의 작업 이상이 필요합니다. 정의된 한계, 측정 지점 및 결과가 해당 한계를 벗어날 때의 대응이 필요합니다.

제품 정의는 조용히 공장을 결정합니다

장비 선택은 종종 연간 용량 목표로 시작됩니다. 그 숫자는 중요하지만 첫 번째 엔지니어링 입력은 아닙니다. 모듈 자체가 먼저입니다.

도면과 자재 명세서는 라인의 많은 물리적 작업을 결정합니다: 셀 크기 및 구조, 풀셀 또는 컷셀 구조, 리본 및 인터커넥션 패턴, 스트링 수, 유리 치수, 단일 유리 또는 유리-유리 스택, 봉지재 유형, 백시트 선택, 프레임 프로파일, 정션박스 위치, 케이블 길이 및 라벨 요구 사항.

이러한 결정은 생산 관리로 이어집니다. 자재 보관 규칙은 준비에 영향을 미칩니다. 인터커넥션 설계는 스트링 및 버스 작업에 영향을 미칩니다. 모듈 치수는 모든 이송 및 정렬 기준에 영향을 미칩니다. 봉지재 및 스택 구조는 라미네이션 레시피에 영향을 미칩니다. 프레임 및 정션박스 선택은 디스펜싱, 조립 및 경화 시간에 영향을 미칩니다. 대상 시장 및 인증 계획은 테스트, 샘플링, 기록 및 문서 보존에 영향을 미칩니다.

이것이 기계 목록이 공장을 정의할 수 없는 이유입니다. 두 프로젝트는 동일한 이름의 기계를 사용하면서 다른 작업 범위, 툴링, 레시피, 버퍼, 데이터 인터페이스 및 품질 게이트가 필요할 수 있습니다.

라인을 구성하기 전에 제품 도면, BOM, 품질 계획 및 출시 기준을 소스 문서로 취급해야 합니다. 그것들이 아직 변경 중이라면 장비 사양도 변경 중입니다. 구매 파일이 인정하지 않더라도 말입니다.

물리적 경로는 간단합니다. 그것을 제어하는 것은 간단하지 않습니다

기존의 결정질 실리콘 모듈의 경우, 광범위한 생산 경로는 설명하기 쉽습니다.

셀은 필요에 따라 검사 또는 분류된 후, 탭버 스트링거에 의해 전도성 리본으로 상호 연결됩니다. 스트링은 준비된 유리와 봉지재 위에 배치되고, 의도된 전기 회로로 연결되며, 나머지 봉지재와 후면 재료로 덮입니다. 스택은 라미네이터에 들어가며, 진공, 열, 압력 및 시간이 느슨한 구조를 접합된 라미네이트로 변환합니다.

후공정 작업은 기계적 및 전기적 제품을 완성합니다. 설계에 따라 트리밍, 엣지 처리, 프레임 조립, 정션박스 부착, 솔더링, 접착제 또는 포팅 적용, 경화, 청소 및 모서리 마감이 포함될 수 있습니다. EL 검사, IV 측정 및 전기 안전 테스트는 최종 품질 기록의 다양한 부분을 제공합니다. 라벨링 및 분류는 물리적 모듈을 식별 및 목적지와 연결합니다.

미국 에너지부는 동일한 기본 경로를 설명합니다: 탭핑 및 스트링잉, 연결된 셀을 유리와 봉지재로 배열, 라미네이션, 그런 다음 모듈에 필요한 프레임, 밀봉 및 정션박스 기능을 장착합니다.

이러한 작업 중 어느 것도 그 자체로 특이하지 않습니다. 제조의 어려움은 모듈이 이 모든 공정을 통과하는 동안 올바른 재료, 형상, 레시피 및 제품 식별을 함께 유지하는 데 있습니다.

모든 중요한 작업에는 레시피와 기록이 필요합니다

공장이 세 가지 질문에 답할 수 있을 때 프로세스는 제어 가능해집니다: 의도된 설정은 무엇인지, 실제로 무엇이 발생했는지, 결과가 허용되지 않을 경우 어떤 조치가 뒤따르는지.

기록은 모든 스테이션에서 정교할 필요는 없습니다. 유용해야 합니다. 레시피, 제품 또는 로트를 식별하지 않고 온도를 기록하면 데이터는 생성되지만 증거는 많지 않습니다.

가장 중요한 관리 포인트가 항상 가장 비싼 스테이션은 아닙니다. 인계 과정도 그만큼 중요할 수 있습니다. 올바른 스트링은 들어 올릴 때 균열이 생길 수 있습니다. 깨끗한 스택은 대기 중에 오염 물질이 쌓일 수 있습니다. 양호한 라미네이트는 트리밍이나 프레임 작업 중 손상될 수 있습니다. 합격한 시험 결과가 식별을 생산의 일부가 아닌 사무 작업으로 취급하면 잘못된 일련 번호에 할당될 수 있습니다.

따라서 레시피와 기록은 제품을 따라 스테이션 경계를 넘어야 합니다.

인증은 기준선이며, 일관성은 매일의 작업입니다

제품 인증과 제조 일관성은 관련이 있지만 서로 다른 문제를 해결합니다.

인증 프로그램은 정의된 모듈 구성이 적용 가능한 시험 요구 사항을 충족하는지 묻습니다. 그런 다음 공장은 통제되지 않은 대체 또는 공정 드리프트 없이 해당 구성을 재현해야 합니다. 유형 승인 절차를 한 번 통과했다고 해서 이후 생산 유닛이 올바른 자재, 솔더링 조건, 라미네이션 사이클 또는 최종 출하 검사를 받았다는 것을 증명하지는 않습니다.

IEC 62941은 이 격차를 직접적으로 해결합니다. 이 표준은 인증된 PV 모듈에 대한 지속적인 신뢰를 제품 및 공정 설계, 자재 선택, 제조 공정 관리와 연결합니다. 이는 확립된 품질 관리 기반을 전제로 하며, 이를 대체하지 않습니다.

이 구분이 중요한 이유는 현장 신뢰성은 모듈이 프로젝트 현장에 도달하기 훨씬 전부터 시작되기 때문입니다. IEA PVPS 신뢰성 프로그램은 모듈 재료, 설계, 열화 모드, 시험 및 운영 환경이 시간이 지남에 따라 성능에 어떤 영향을 미치는지 조사합니다. 공장은 모듈이 직면할 날씨를 통제할 수 없지만, 출하된 제품이 승인된 설계와 일치하는지, 그리고 생산 변동이 출하 전에 감지되었는지는 통제할 수 있습니다.

인증 요구 사항은 여전히 제품 및 대상 시장에 따라 다릅니다. 실용적인 규칙은 간단합니다: 장비, 검사 위치, 샘플링, 추적성 및 기록을 형성할 수 있도록 충분히 일찍 인증 및 품질 계획을 정의하십시오.

추적성은 결함을 제한된 문제로 전환합니다

최종 EL 검사에서 비정상적인 패턴이 나타나기 시작한다고 상상해 보십시오. 추적성이 없으면 공장은 의심스러운 모듈 더미와 가능한 원인 목록을 갖게 됩니다. 추적성이 있으면 조사가 빠르게 좁혀질 수 있습니다: 어떤 셀 로트, 어떤 스트링거 레시피, 어떤 교대조, 어떤 라미네이터 사이클, 어떤 취급 경로, 그리고 동일한 이력을 공유하는 다른 모듈은 무엇입니까?

그렇다고 모든 프로젝트가 동일한 소프트웨어 스택을 필요로 하는 것은 아닙니다. 대량 자동화 라인은 MES와 레시피, 이미지 및 테스트 결과를 교환할 수 있습니다. 더 작거나 반자동 공장은 더 간단한 기록을 사용할 수 있습니다. 불변의 원칙은 물리적 모듈과 출하를 승인하는 데 사용되는 증거 사이의 연결입니다.

실용적인 출하 기록에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 모듈 일련 번호 및 제품 개정;

• 중요 재료 또는 생산 로트 참조;

• 공정 중 검사 상태 및 관련 이미지;

• 라미네이션 레시피 및 사이클 연관;

• 최종 EL, IV 및 전기 안전 결과;

• 재작업 이력(있는 경우);

• 최종 처분: 합격, 보류, 재작업 또는 불합격.

추적성은 때때로 보고 기능으로 판매됩니다. 실제 가치는 무언가가 변경될 때 나타납니다. 영향을 받은 출력을 격리하고, 양호한 조건과 불량 조건을 비교하고, 불합격된 유닛이 합격 재고로 돌아가는 것을 방지하며, 반복적인 결함을 공정 수정 문제로 전환하는 데 도움이 됩니다.

빠른 스테이션은 여전히 느린 공장에 속할 수 있습니다

브로셔 사이클 타임은 용량의 한 입력일 뿐입니다. 지속 가능한 출력은 다음 관계에 더 가깝습니다:

양호한 출력 = 계획된 생산 시간 × 유효 라인 속도 × 일차 통과 수율

각 용어는 단일 기계가 아닌 전체 공장에 속합니다.

스테이션이 서로를 기다리거나, 배치 장비가 불균등한 작업을 받거나, 제품 변경이 계획보다 오래 걸리거나, 유지보수 접근이 불량하거나, 고장 복구에 반복적인 수동 개입이 필요하면 실질 라인 속도가 떨어집니다. 결함이 여러 공정을 거쳐 검출되기 전에 지나가거나, 레시피가 잘못 선택되거나, 자재가 변동되거나, 재작업이 정상 생산이 되면 일차 통과 수율이 떨어집니다.

라미네이션은 일반적으로 배치 공정이기 때문에 이 점을 명확히 보여주지만, 동일한 논리가 다른 곳에도 적용됩니다. 스트링 공정은 레이업이 흡수할 수 있는 것보다 더 빠르게 생산할 수 있습니다. 프레임 공정은 접착제 준비를 기다릴 수 있습니다. 완성된 모듈은 경화 또는 테스트를 위해 대기할 수 있습니다. 데이터 전송 문제는 기계 장비가 준비되어 있어도 분류를 중단시킬 수 있습니다.

버퍼는 짧은 변동을 흡수할 수 있지만, 영구적인 불일치를 수리할 수는 없습니다. 더 많은 재공품은 잠시 동안 불일치를 숨길 수 있지만, 공간을 소비하고 결함이 더 멀리 이동하게 합니다.

자동화는 이러한 실제 제약 조건에 대해 평가되어야 합니다. 자동화는 취약한 핸들링을 줄이고, 정렬을 안정화하며, 디스펜싱 또는 솔더링을 반복하고, 테스트 데이터를 식별에 연결하거나, 요구되는 택트를 유지하는 데 가치가 있습니다. 업스트림 제품 정의가 불안정하거나 연결된 스테이션이 기준, 결함 로직 및 전환 규칙을 공유할 수 없을 때는 가치가 덜합니다.

라인 구성을 요청하기 전에 이러한 입력을 정의하십시오

유용한 견적 요청서에는 용량 수치와 공장 면적 이상이 포함됩니다. 공급업체가 제품, 품질 게이트, 운영 및 향후 변경 사항을 모델링할 수 있는 충분한 안정적인 정보를 제공합니다.

이러한 입력값은 실제 구성 경계를 드러냅니다. 반자동 라인은 제품 변경이 잦거나 생산량이 적은 운영에 적합할 수 있습니다. 고도로 자동화된 라인은 제품이 안정적이고 생산량이 높으며 공장이 장비와 데이터 시스템을 유지보수할 수 있을 때 정당화됩니다. 어느 경우든 올바른 설계는 승인된 모듈 정의를 보호하면서 운영 계획을 충족하는 설계입니다.

참고 자료

• 태양광 발전 제조 기본 사항 — 미국 에너지부

• IEC 62941:2019 — PV 모듈 제조 품질 시스템

• 태양광 시스템의 신뢰성 및 성능 — IEA PVPS Task 13

• 제조 일관성 — 국제 태양광 품질 보증 태스크포스

• Ooitech 완전 자동 태양광 패널 생산 라인 장비

• Ooitech 태양광 패널 생산 라인 장비 및 솔루션

제조는 반복성을 가시화한 것입니다

가장 강력한 태양광 PV 모듈 제조 시스템은 기계 목록이 가장 긴 시스템이 아닙니다. 제품 정의, 자재, 공정 설정, 검사, 식별 및 공장 흐름이 출고되는 모든 모듈에 대해 동일한 이야기를 전달하는 시스템입니다.

Ooitech는 전 세계 고객을 대상으로 의도된 모듈 설계 및 생산 계획에 맞춰 태양광 PV 모듈 생산 라인 구성, 장비, 공장 레이아웃, 설치, 시운전, 운영자 교육 및 애프터세일즈 지원을 제공할 수 있습니다.