Aurinkokennomoduulin rakenne ja materiaalien valinta

Aurinkopaneeli koostuu useista komponenttien kerroksista, jotka vaikuttavat kukin erikseen lopputuotteen laatuun, suorituskykyyn ja käyttöikään. Aurinkopaneelin valinnassa on nykyään markkinoilla monia toimittajia, jotka tarjoavat vaihtelevia laatuja ja hintoja. 100 W:n moduuli voi valmistajalta toiselle poiketa huomattavasti sekä suorituskyvyn että käyttöiän osalta. Asiakkaana on siksi tärkeää tietää, mitkä tekijät vaikuttavat valmiiden aurinkopaneelien hintaan, suorituskykyyn ja käyttöikään.

Aurinkopaneeli koostuu seuraavista komponenttikerroksista:

• Alumiinirunko

Aurinkopaneelien kehykset ovat saatavilla eri mitoissa ja lujuuksilla. Sunluxin tuotannossa käytetään 35 mm:n paksuisia, kaksiseinäisiä (dual wall frame) anodisoituja alumiinikehyksiä, jotka takaavat kehyksen maksimaalisen vakauden ja lujuuden.

• Etulasi

Etulasi on erittäin tärkeä komponentti hyvän moduulitehokkuuden varmistamiseksi, mikä on erityisen tärkeää matalissa auringon kulmissa ja aurinkopaneelin vaakasuorassa asennuksessa. Yleisesti ottaen lasia on kahta tyyppiä: sileä lasi ja heijastamaton lasi, joiden paksuus ja laatu vaihtelevat. Tuotannossamme olemme valinneet raekestävän 3,2 mm:n etulasin, jossa on heijastamaton, vettä hylkivä pinta. Tämä tarkoittaa, että lasi taittuu ja absorboi auringon säteilyn tehokkaasti ja samalla sen pinta on itsepuhdistuva ja kestää sekä raekuuroja että voimakasta tuulenpainetta.

• Kotelointilaminaatti

Lasin ja alla olevan komponenttikerroksen välissä käytetään EVA-nimistä (eteenivinyyliasetaatti) kapselointiainetta. Valmistusprosessissa materiaalit liitetään toisiinsa vankaksi rakenteeksi tyhjiön ja jopa noin 150 asteen lämpötilan avulla. On erittäin tärkeää, että prosessi suoritetaan oikein ja käytetään korkealaatuista EVA-ainetta. Sunluxin tuotantolinjalla tämä prosessi tapahtuu tarkasti valvottuina ja tarkasti määritellyissä olosuhteissa.

• Piisolut

Piikenno on moduulin ehdottomasti tärkein komponentti ja myös komponentti, joka pääasiassa määrää lopputuotteen hinnan. Nykyään markkinoilla on kaksi tyyppistä piikennoa, jotka hallitsevat markkinoita: monokiteiset ja polykiteiset kennot. Monokiteinen piikenno on tehokkaampi ja sen käyttöikä on pidempi kuin polykiteisen piikennon. Koska monokiteisen piikennon valmistusprosessi on monimutkaisempi, sen hinta on noin 25–35 % korkeampi kuin vastaavan polykiteisen piikennon.

Kahden yleisimmän piikivilaattatyypin lisäksi on olemassa erilaisia laatuluokkia. Laatuluokat perustuvat piikivilaatan virheiden määrään.

Laadun luokittelun merkinnöissä asiakkaiden tulisi olla tarkkaavaisia. Valitettavasti markkinoilla on sekaannusta laatukäsitteiden suhteen, ja jopa valmistajia, jotka markkinoivat A-luokan paneeleja, joissa käytetään alemman luokan kennoja tuotantoprosessin kustannusten leikkaamiseksi. On täysin mahdollista valmistaa moduuli, jossa on vain B- tai C-luokan kennoja. Tämän seurauksena moduuli ei kuitenkaan toimi täydellä teholla. Moduulin pinnalla esiintyy poikkeavia tehoja ja riski niin kutsuttujen ”hot spotien” syntymisestä johtuu eri solulevyjen poikkeamista. Tämä puolestaan lyhentää moduulin käyttöikää ja pahimmassa tapauksessa voi aiheuttaa palojälkiä ja oikosulkuja. Käyttämällä B-luokan kennoja voidaan vähentää kokonaisvalmistuskustannuksia jopa 60 %. Useimmiten nämä moduulit päätyvät myyntiin huutokauppasivustoille ja halpahalleihin, joissa tuotteen tekninen tuntemus on usein rajallista.

Solunlevyn luokittelemiseksi vastaavaan laatuluokkaan on täytettävä seuraavat kriteerit.

A-luokka:

– Virheetön kennolevy ilman näkyviä vikoja.

– Sähköiset mittausarvot spesifikaation mukaisesti

– En böjning på <= 2.0mm samt svag färgavvikelse är inom toleransramarna.

B-luokka, jos jokin seuraavista kriteereistä täyttyy:

– Osittain poikkeavat sähköiset tekniset tiedot

– Levyn taipuma 2,0–2,5 mm

– Värimuutokset yli 1/4 solun pinnasta

– Missade prints < 0,5mm

– Pastaläckage på 0.3mm- <2mm2

– Repor 15–50 mm

– Vattenmärken L<15mm,W<2mm

C-luokka, jos jokin seuraavista kriteereistä täyttyy:

– Näkyvät viat solulevyssä

– Halkeillut reunat

– Sähköarvot, jotka poikkeavat täysin spesifikaatiosta

Sunluxilla tiedämme, että hyvään aurinkopaneeliin ei ole oikotietä. Siksi olemme päättäneet käyttää aurinkopaneelien valmistuksessa vain korkealaatuisia kennoja. Tällä hetkellä käytämme vain PERC-, PERC MBB- ja TOPCon-kennoja.

Semiflexiblen paneelien valmistuksessa ei käytetä vakiokennoja, koska vakiokenno ei ole erityisen joustava tai kestävä paneelissa, jossa on taipuisa ja joustava etulaminaatti. Tästä huolimatta se on markkinoilla suhteellisen yleinen näky. Valitettavasti tällainen kennotyyppi johtaa usein lyhytaikaiseen ja kalliiseen historiaan. Sunluxissa käytämme sen sijaan niin sanottua MBB (multi busbar) -tekniikkaa. Nämä solut erottuvat siitä, että solun yläpuolella on useita ohuita virtajohteita, jotka antavat minimaalisen vastuksen. Tuloksena on paneeli, joka kestää osittaisen varjostuksen todella hyvin, mutta myös huomattavasti paremmin ulkoisia vaurioita, koska solun vastus on erittäin pieni. Nämä solut kuuluvat ehdottomasti huippuluokkaan sekä tehokkuuden että laadun suhteen. Takuu lopputuotteelle, joka täyttää vaatimukset sekä suorituskyvyn että käyttöiän suhteen.

• Juotokset

Jotta aurinkopaneeli toimisi optimaalisesti, kaikkien solujen on oltava hitsattuja tarkasti. Jos tuotannossa ei ole tarkasti valvottua juotosprosessia, on suurempi riski, että paneeli ei toimi optimaalisesti ja sen käyttöikä lyhenee. Pahimmassa tapauksessa voi syntyä palojälkiä ja oikosulkuja. Sunlux-paneelit valmistetaan modernissa tuotantolaitoksessa, jossa juotosprosessi on täysin automatisoitu. Tämä takaa optimaalisen juotoksen, joka varmistaa moduulin suorituskyvyn pitkällä aikavälillä.

• Takakappale

Sunluxissa käyttämämme takakalvo koostuu TPT-nimisestä (Tedlar®+PET+Tedlar®) monikerroksisesta materiaalista. Tedlar® on Dupontin valmistama polyvinyylifluoridikalvo. Se on erityisesti aurinkopaneeliteollisuutta varten kehitetty suojakalvo. Tämäntyyppinen kalvo kestää äärimmäisiä lämpötiloja ja paineita vuosien ajan vahingoittumatta. Tämän ansiosta aurinkopaneeli pysyy ehjänä koko käyttöikänsä ajan. Takalaminaatti voi olla musta tai valkoinen. Saatavilla on myös läpinäkyviä takalaminaatteja. Sunluxissa käytetään pääasiassa valkoisia laminaatteja, koska paneelin pinta pysyy hieman viileämpänä ja se sopii muotoilultaan parhaiten valkoiselle katolle, kuten esimerkiksi matkailuautossa,vene.

• Liitäntäkotelo

Liitäntäkotelo on moduulin herkkä ja altis osa. On tärkeää, että kotelolla on oikea IP-luokitus ja että se kestää ympäristöolosuhteet, joihin paneeli on tarkoitus asentaa. Liitäntäkotelossa paneelin piilevysarjat on kytketty toisiinsa diodien kautta, jotka estävät virtaa kulkemasta takaisin auringon laskun jälkeen ja siten tyhjentämästä akkuja. Liitäntäkotelosta lähtee myös kaksi 90 cm kaapelit yksisuuntaista kaapelit , joiden molemmissa päissä on MC4-liitin lataussäätimeen liittämistä varten.

Laatu test

Onko aurinkopaneelisi laadun testattu?

Jotta aurinkopaneeli todella tuottaa merkityn jännitteen ja virran, tarvitaan tarkkoja laatutestejä ja mittauksia edistyneillä testauslaitteilla. Sunluxin tuotannossa laatutestit ja mittaukset suoritetaan useissa vaiheissa valmistusprosessin aikana. Laadunvalvonta on kuitenkin kallis osa tuotantoa, joten kaikki aurinkopaneelien valmistajat eivät suinkaan suorita testejä, jotka ovat tarpeen paneelin tehon ja käyttöiän takaamiseksi. Tarkista siksi toimittajalta, mitkä testit on suoritettu paneelin suorituskyvyn ja käyttöiän varmistamiseksi.

Sunlux-aurinkopaneelien tuotannossa suoritetaan laadunvalvonta useissa vaiheissa edistyneillä valvontalaitteilla.

1. Solujen lajittelu. Ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan mittaukset ja silmämääräinen tarkastus jokaisesta solusta, minkä jälkeen solut lajitellaan ryhmiin, joissa on samanlaiset sähköiset ominaisuudet.

2. ELCD-testi. Juotosprosessin yhteydessä tehdään ELCD-testi (elektroluminenssitesti). Tämä tehdään erityisellä testauslaitteistolla, jossa eräänlaisella kameralla voidaan havaita solulevyn viat. Tällä tavalla voidaan havaita esimerkiksi halkeamia tai muita poikkeamia, joita ei näe paljaalla silmällä. Halkeama solulevyssä voi jo lyhyen ajan kuluttua heikentää moduulin suorituskykyä, ja paneeliin voi syntyä ”kuumia pisteitä”, jotka heikentävät tehon voimakkaasti. EL-testillä tämä riski eliminoidaan. EL-testi paljastaa selvästi moduulin, jossa on viallisia solulevyjä.

Kuva yllä: ELCD-testi, jossa näkyy paneeli, jossa on viallisia kennolevyjä, verrattuna virheettömään moduuliin, jossa on laadukkaita kennoja.

3. ELCD-testi nro 2. Laminointiprosessin päätyttyä moduulille tehdään vielä yksi ELCD-testi. Laminointiprosessin aikana moduuli altistuu nimittäin korkealle lämpötilalle ja tyhjiöpaineelle, jotka voivat poikkeustapauksissa vaikuttaa negatiivisesti kennoihin ja juotoksiin. Toinen ELCD-testi varmistaa, että solut eivät ole kärsineet vahinkoa laminointiprosessin aikana.

4.Tehomittaus. Hyväksytyn toisen ELCD-testin jälkeen suoritetaan lopuksi tehomittaus ns. flash-testillä (salamatestillä). Tässä testissä moduuli asetetaan salamatestauspöydälle ja kytketään mittaus tietokoneeseen. Sitten tuotetaan standardoidun testimenetelmän mukaisesti 1000 W:n salamavalo neliömetriä kohti. Mitattujen arvojen toleranssi saa olla +0–3 %. Toisin sanoen 100 W:n paneelin on tuotettava 100–103 W:n teho, jotta se läpäisee testin. Kaikki testiarvot kirjataan yhdessä moduulin yksilöllisen valmistusnumeron kanssa, ja jokaisen yksittäisen moduulin mittausdata tarkistetaan. Monet pienempien moduulien valmistajat tekevät tuotannossa vain pistokokeita, kun taas toiset valmistajat jättävät tämän laadunvalvonnan kokonaan väliin kustannusten leikkaamiseksi, mikä kuitenkin johtaa laadun heikkenemiseen.

Sunluxin tuotannossa jokainen moduuli testataan erikseen sen tehon varmistamiseksi. Näiden tarkastusten avulla Sunlux voi taata 100-prosenttisesti, että yksikään moduuli ei lähde tehtaalta ilman, että se täyttää moduuliin merkityt tekniset tiedot.

Tämä laadunvalvonta on erittäin tärkeää, jotta aurinkopaneeli toimii hyvin ja järjestelmä tuottaa tehokkaasti sähköä monien vuosien ajan.