태양광 모듈 소개

태양광 산업 체인은 폴리실리콘, 웨이퍼, 태양전지, 모듈의 네 단계로 나뉩니다. 태양광 모듈은 체인의 하류 끝에 위치하며, 태양전지와 완전한 태양광 시스템 사이에 있습니다.

단일 태양전지는 제한된 양의 전기만을 생성합니다. 셀을 직렬로 연결하고 모듈로 밀봉해야 사용 가능한 전원으로 사용할 수 있습니다. 따라서 태양광 모듈은 자체적으로 직류 출력을 제공할 수 있는 가장 작은 분할 불가능한 태양광 장치입니다. 가장 작은 유효 발전 단위로서 태양전지, 인터커넥트 리본, 버스바, 강화 유리, EVA, 백시트, 알루미늄 합금 프레임, 실란트, 정션 박스의 9가지 핵심 구성 요소로 구성됩니다.

태양광 체인의 네 단계 중 모듈 부문은 중국에서 가장 먼저 발전하고 성숙해진 분야입니다.

모듈 생산은 주로 셀 상호 연결과 라미네이션의 두 가지 주요 단계를 포함합니다. 셀 상호 연결은 모듈의 전기적 성능을 결정합니다. 태양광 모듈의 표준 셀 수는 60개 또는 72개이며, 10개 또는 12개의 구리 리본이 버스바 역할을 하여 연결되며, 6개의 그룹이 상호 연결되어 하나의 모듈을 형성합니다.

태양광 모듈은 최소 25년의 수명이 예상되므로 환경 스트레스를 견디고 어느 정도의 기계적 강도를 제공해야 합니다. 셀 상호 연결 후, 재료는 일반적으로 아래에서 위로 강화 유리, EVA, 셀, 백시트 순으로 배열된 다음 라미네이션을 통해 밀봉됩니다. 백시트와 강화 유리는 셀과 EVA를 내부에 밀봉하고, 알루미늄 프레임과 실란트는 가장자리를 보호하고 밀봉합니다.

전체 모듈 제조 공정은 솔더링, 적층, 라미네이션, EL 테스트, 프레이밍, 정션박스 설치, 세척, IV 테스트, 최종 검사, 포장으로 나눌 수 있습니다. 이 중 솔더링과 라미네이션이 가장 높은 기술적 난이도와 가치를 가집니다.

모듈 생산에 사용되는 장비

모듈 장비는 생산 공정의 각 단계에 직접적으로 대응됩니다. 주요 기계로는 레이저 절단기, 탭버 스트링거, 자동 적층 장비, 라미네이터, 자동 생산 라인이 있습니다.

개별 단계를 살펴보면: 솔더링 단계에는 레이저 절단기, 버스바 용접기, 셀 탭버 스트링거가 필요합니다. 적층 단계에는 템플릿 배치 기계가 사용됩니다. 라미네이션 단계에는 라미네이터가 필요합니다. EL 테스트 단계에는 EL 테스터가 필요합니다. 프레이밍 단계에는 자동 프레임 배치 및 프레이밍 기계가 필요합니다. 정션박스 단계에는 정션박스 솔더링 기계가 필요합니다. 세척 단계에는 모듈 반전 장치가 필요합니다. IV 테스트 단계에는 IV 곡선 테스터가 사용됩니다. 최종 검사에는 반전 검사 장치가 필요합니다. 포장에는 포장 라인이 필요합니다.

개별 기계 외에도 장비 공급업체는 모든 단계를 포괄하는 완전 자동화된 모듈 조립 라인을 제공하여 턴키 프로젝트를 가능하게 할 수 있습니다.

태양전지 모듈의 품질과 비용은 전체 시스템의 품질과 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 그렇다면 모듈 생산 공정은 실제로 어떻게 이루어질까요?

모듈 구조

하프셀 모듈 구조

하프셀 모듈에서는 셀이 절반으로 절단되어 각 셀의 동작 전류가 절반이 됩니다. 이는 리본에서의 전기적 손실을 크게 줄이고 모듈의 셀-투-모듈(CTM) 비율을 향상시킵니다.

하프셀 모듈에서 셀 사이의 간격이 더 넓어 유리에서 셀로 반사되는 빛이 약간 증가합니다. 셀 전류가 높을수록 하프셀 기술로 얻는 이점이 더 커집니다.

모듈 생산 공정

모듈 생산 공정은 일반적으로 스트링, 적층, 라미네이션, 프레이밍, 정션박스 설치, 경화, 테스트의 7단계를 거친 후 최종 포장되어 시장에 출하됩니다. 풀셀 모듈과 달리 하프셀 모듈은 모듈 단계에서 셀 절단을 수행하며, 레이저 절단기를 사용한 절단 단계가 추가되고 이후 스트링 및 적층 공정이 조정됩니다. 셀 측면에서는 하프셀 기술이 셀 레이아웃 조정을 필요로 합니다.

스트링

리본을 사용하여 (수동 또는 자동으로) 각 셀의 앞면과 뒷면을 함께 납땜하여 직렬 연결된 셀 스트링을 형성합니다.

주요 공정 관리: 냉간 납땜, 과납, 셀 균열, 납땜 인장 강도.

하프 셀 모듈의 주류 레이아웃은 2구역 설계를 채택합니다 (그림 참조). 상단과 하단 절반은 병렬로 연결되고 바이패스 다이오드를 사용합니다. 리드 아웃 지점이 풀 셀 모듈의 상단에서 중간으로 변경되어 수직 설치에 적합합니다.

레이업

셀 스트링이 연결되고 검사를 통과한 후, 셀 스트링, 유리, 절단된 EVA, 백시트를 특정 순서로 배치하여 라미네이션을 준비합니다. 적층 중에는 셀 스트링과 유리 등의 재료 간 상대 위치를 고정하고, 셀 간 간격을 조정하여 라미네이션에 좋은 기초를 제공합니다. 아래에서 위로의 적층 순서는 유리, EVA, 셀, EVA, 유리 섬유, 백시트입니다.

라미네이션

배치된 셀 어셈블리를 라미네이터에 넣습니다. 진공으로 모듈 내부의 공기를 제거한 후, 열을 가해 EVA를 녹여 셀, 유리, 백시트를 함께 접합합니다. 마지막으로 모듈을 냉각하고 꺼냅니다. 라미네이션은 모듈 생산의 중요한 단계이며, 라미네이션 온도와 시간은 EVA의 특성에 따라 결정됩니다. 일반 EVA를 사용할 때 라미네이션 사이클 시간은 약 10~15분이며, 경화 온도는 135~145도입니다.

주요 공정 관리: 기포, 스크래치, 움푹 들어간 곳, 팽창, 셀 균열.

주목할 점은 라미네이션 전에 엄격한 외관 검사와 EL 검사가 필요하여 모듈 성능과 안전을 보장한다는 것입니다.

외관 검사

EL 검사

프레이밍

프레임은 모듈 강화 유리와 라미네이트된 모듈의 가장자리와 모서리를 보호하여 추후 설치를 용이하게 합니다.

주요 공정 관리: 움푹 들어간 곳, 마모, 스크래치, 장착 구멍 누락, 뒷면 실링 오버플로, 기포, 실링 부족.

정션 박스 설치

정션 박스는 PV 모듈을 연결하고 보호하며, 모듈에서 생성된 전류를 사용자에게 전도합니다.

주요 공정 관리: 기포 및 실링 오버플로.

경화

이전 프레이밍 및 정션박스 설치 단계에서 주입된 실런트가 경화되어 밀봉을 강화하고 이후 모듈을 혹독한 외부 환경으로부터 보호합니다.

주요 공정 관리: 경화 시간, 온도 및 습도.

테스트

전기 성능 파라미터를 측정하여 모듈의 등급을 결정합니다. 세 가지 주요 테스트가 포함됩니다: 절연 내전압 테스트(고전압에서 프레임과 내부 충전부(셀, 리본 등) 간의 안전성 확인), 접지 연속성 테스트(프레임과 접지 간 저항 측정으로 프레임 접지가 양호한지 확인), IV 테스트(전기 성능 파라미터 측정으로 모듈 등급 결정).

단일 PV 모듈의 생산 흐름

• 산업용 로봇이 책 크기의 단일 PV 셀을 생산 라인에 배치합니다.

• 배치된 PV 셀을 접합 및 납땜하며, 12개의 셀을 한 줄로 납땜하고 절단합니다. 기계화 이전에는 이 작업에 약 4~5명이 동시에 작업해야 했습니다.

• 납땜된 PV 셀은 품질 검사를 받습니다. 품질 문제가 없는 셀은 다음 단계로 직접 보내져 배열 및 정리됩니다.

• PV 셀은 그룹당 12개씩 6줄로 배열됩니다.

• 가열, 접착 및 필름 적용이 수행됩니다.

• 첫 번째 층은 유리, 두 번째는 EVA, 중간은 PV 셀, 네 번째는 다시 EVA, 다섯 번째는 백시트로 방수 및 내식성에 사용됩니다.

• 단결정 PV 모듈 그룹은 5개의 층으로 구성됩니다. 라미네이션은 이 5개 층을 하나로 융합합니다.

• 라미네이션 및 4시간의 냉경화 후, 수동 먼지 제거를 수행하고 모서리와 가장자리를 검사합니다.

• 완성된 PV 모듈은 모의 태양광 기능 테스트를 거칩니다.

• 최종 검사 및 포장이 수행됩니다.

Ooitech의 견해

Ooitech는 다음과 같이 믿습니다: 태양광 모듈 제조는 정밀한 셀 스트링과 신뢰할 수 있는 라미네이션에 달려 있으며, 하프셀 기술과 엄격한 EL 테스트가 더 높은 효율과 장기 신뢰성의 핵심입니다.