Vor dem Hintergrund der beschleunigten globalen Energiewende strebt die Photovoltaik-Industrie (PV) als zentrale Säule sauberer Energie eine höhere Umwandlungseffizienz und niedrigere Herstellungskosten an. Laserschneidmaschinen nutzen Vorteile wie hohe Präzision, geringe Verluste und flexible Verarbeitung und sind tief in die gesamte Industriekette der Herstellung von PV-Zellen, der Modulverpackung und des Recyclings integriert. Sie sind zu Schlüsselgeräten geworden, die die Weiterentwicklung von PV-Technologien und die Kapazitätserweiterung vorantreiben, wobei ihre technologischen Innovationen direkten Einfluss auf die Leistung und Wirtschaftlichkeit von PV-Produkten haben.
I. Durchbrechen des Engpasses beim Zellschneiden, um die Implementierung hocheffizienter Zelltechnologien zu erleichtern
PV-Zellen sind die Kerneinheiten zur Stromerzeugung-von PV-Modulen, und ihre Schnittpräzision und Effizienz bestimmen direkt die Effizienz der Stromerzeugung und die Herstellungskosten von Modulen. Herkömmliche mechanische Schnitte weisen Probleme wie hohe Schnittverluste und das leichte Auftreten von Kantenausbrüchen und Rissen auf. Im Gegensatz dazu leisten Laserschneidmaschinen durch Innovationen bei unterschiedlichen Wellenlängen und Schneidverfahren eine wichtige Unterstützung für die Umsetzung hocheffizienter Zelltechnologien.
Bei der Bearbeitung von PERC-Zellen (Passivated Emitter and Rear Cell) löst das Laserschneiden die Schneidherausforderungen von „halb{0}}geschnittenen“ und „dritten{1}}geschnittenen Zellen. Durch den Einsatz von Faserlasern spezifischer Wellenlänge in Kombination mit Hochgeschwindigkeits-Scanning-Galvanometern kann eine schmale Schnittnahtbearbeitung erreicht und die Schnittgeschwindigkeit deutlich erhöht werden. Gleichzeitig wird die Wärmeeinflusszone des Laserschneidens in einem extrem kleinen Bereich kontrolliert, wodurch Zellrisse effektiv vermieden werden, was die Leistung halb{6}geschnittener PERC-Module erhöht und die Schwächungsrate verringert. Nachdem führende PV-Unternehmen das Laserschneiden eingeführt haben, wurden die Produktionsausbeute und die Kostenkontrolle von PERC-Zellen deutlich verbessert.
Für hocheffiziente Zellen der nächsten -Generation wie HJT (Heterojunction) und TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) sind Laserschneidmaschinen eine noch unverzichtbarere Kernausrüstung. HJT-Zellen werden mithilfe von Niedertemperaturprozessen hergestellt, und beim herkömmlichen Schneiden kommt es leicht zum Ablösen dünner Filmschichten.
Ultraviolettlaser können jedoch mit ihren „Kaltbearbeitungs“-Eigenschaften das Schneiden ohne thermische Beschädigung erreichen und HJT-Zellen dabei helfen, die Leerlaufspannung und die Umwandlungseffizienz zu verbessern. Die Polysiliziumschicht von TOPCon-Zellen ist relativ dünn; Die Laser-Stealth-Dicing-Technologie bildet eine modifizierte Schicht innerhalb der Zelle, um eine spannungsfreie Trennung zu erreichen, wodurch die Schnittverlustrate erheblich reduziert und die Massenproduktionsökonomie von TOPCon-Zellen verbessert wird.
II. Optimierung der Modulverpackungsprozesse zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von PV-Modulen
Der Verpackungsprozess für PV-Module erfordert die präzise Montage von Zellen, Glas, Rückseitenfolien und anderen Materialien. Durch eine verfeinerte Verarbeitung lösen Laserschneidmaschinen Probleme wie Maßabweichungen und Kantenschäden bei herkömmlichen Verpackungsprozessen und verbessern so die langfristige Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Modulen erheblich.
Bei der Bearbeitung von Modulrahmen realisieren Laserschneidmaschinen das integrierte hochpräzise Schneiden und Bohren von Rahmen aus Aluminiumlegierungen. Herkömmliche Sägemethoden führen zu großen Maßfehlern der Rahmen, die leicht zu ungleichmäßigen Montageabständen der Module führen. Im Gegensatz dazu bietet das Laserschneiden eine höhere Maßgenauigkeit; In Kombination mit automatischen Positionierungssystemen minimiert es die Abweichung der Bohrpositionen, verbessert die Passung zwischen Rahmen und Glas und verringert wirksam das Risiko des Eindringens von Regenwasser. Mittlerweile ist die Kantenrauheit von Rahmen aus Aluminiumlegierungen, die mit Lasern geschnitten wurden, besser, wodurch die Notwendigkeit nachfolgender Schleifprozesse entfällt, die Produktionseffizienz erhöht und die Entstehung von Metallabfällen reduziert wird.
Das Schneiden der Rückseitenfolie ist ein weiteres wichtiges Glied bei der Modulverpackung. Als Schutzschicht von Modulen müssen Rückseitenfolien eine hervorragende Witterungsbeständigkeit und Isolierung aufweisen. Herkömmliches mechanisches Schneiden führt leicht zu Defekten wie Delamination und Rissen der Rückseitenfolien, was sich auf die Modullebensdauer auswirkt. Laserschneidmaschinen verwenden Faserlaser mit einstellbarer Leistung und passen die Schnittparameter automatisch an das Material der Rückseitenfolie an, um ein gratfreies und delaminierungsfreies Schneiden zu erreichen. Die Alterungsbeständigkeit der Schnittkanten entspricht der des Originalmaterials. Tests von Modulherstellern zeigen, dass mit Lasern geschnittene Rückseitenfolien bei extremen Temperaturzyklustests keine Risse aufweisen, was die erwartete Lebensdauer von Modulen verlängert.
Darüber hinaus können Laserschneidmaschinen beim Schneidprozess von PV-Anschlussdosen das Präzisionsbohren und Konturschneiden von Kunststoffgehäusen realisieren. Die höhere Bohrpräzision gewährleistet die genaue Übereinstimmung zwischen Anschlüssen und Gehäusen, reduziert den Kontaktwiderstand und den Wärmeverlust, was den Leistungsverlust von Anschlusskästen senkt und die Gesamteffizienz der Stromerzeugung von Modulen weiter verbessert.
III. Stärkung des PV-Abfallrecyclings zur Förderung einer umweltfreundlichen Kreislaufentwicklung der Branche
Da die erste Charge von PV-Modulen allmählich in die Ruhestandsphase eintritt, ist das Recycling von PV-Abfällen zu einem wichtigen Thema für die nachhaltige Entwicklung der Branche geworden. Durch die Vorteile der berührungslosen Bearbeitung können Laserschneidmaschinen eine effiziente Trennung und Wiederverwertung von Glas-, Metall- und Siliziummaterialien in PV-Modulen erreichen, wodurch die Recyclingkosten gesenkt und die Bildung eines grünen Kreislaufsystems in der PV-Industrie gefördert werden.
Beim Recycling von Glas aus ausgemusterten Modulen zerbrechen herkömmliche Zerkleinerungsmethoden das Glas leicht in kleine Stücke, und der an der Oberfläche haftende Klebefilm lässt sich nur schwer vollständig entfernen, was zu einer geringen Recyclingeffizienz führt. Bei der Laserschneidetechnologie werden Laser mit bestimmten Wellenlängen verwendet, um den Klebefilm zu erhitzen, ihn weich zu machen und abzuziehen. Gleichzeitig werden Laser mit geringer{2}}Leistung verwendet, um entlang der Kanten von Modulen zu schneiden und so die zerstörungsfreie Trennung von Glas- und Aluminiumrahmen zu erreichen.
Dadurch wird die Glasrecyclingquote erheblich verbessert und die Lichtdurchlässigkeit von Recyclingglas unterscheidet sich kaum von der von Neuglas, sodass es direkt in der Produktion neuer Module verwendet werden kann. Praktiken von Recyclingunternehmen zeigen, dass nach der Einführung der Laserschneide-Recyclingtechnologie der Recyclinggewinn von Glas aus ausgemusterten Modulen steigt und der Recyclingzyklus verkürzt wird.
Für das Recycling von Siliziummaterialien aus ausgemusterten Zellen spielen Laserschneidmaschinen eine Schlüsselrolle. Durch den Einsatz von Ultraviolettlasern zum schichtweisen Ablösen der Silberpaste, Elektroden und dünnen Filmschichten auf der Zelloberfläche kann das vollständige Recycling von Siliziumwafern erreicht werden, und die Reinheit der recycelten Siliziummaterialien entspricht den Standards von Siliziummaterialien in PV--Qualität.
Herkömmliche chemische Peeling-Methoden erzeugen große Mengen an Säure-Base-Abwasser, während Laser-Recyclingverfahren keine Schadstoffemissionen erzeugen, wodurch der Aufwand für die Abwasserbehandlung beim Recycling von Siliziummaterialien reduziert wird. Die Daten zeigen, dass sich die Umwandlungseffizienz bei Verwendung von recycelten Siliziummaterialien bei der Herstellung neuer Zellen kaum von der von Neusiliziummaterialien unterscheidet und die Kosten gesenkt werden, was eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung für die zirkuläre Nutzung von PV-Siliziummaterialien darstellt.
Gleichzeitig können Laserschneidmaschinen auch Aluminiumrahmen und Kupferdrähte in ausgemusterten Modulen präzise trennen und schneiden. Die Metallrecyclingrate ist relativ hoch, und die geschnittenen Metalle können direkt zum Umschmelzen an Stahlwerke geschickt werden, wodurch die Verschwendung von Metallressourcen reduziert und die PV-Industrie gefördert wird, um eine umweltfreundliche Entwicklung über den gesamten -Lebenszyklus hinweg zu erreichen, die „Herstellung - Nutzung - Recycling“ umfasst.
IV. Vorantreiben der technologischen Iteration, um die PV-Branche bei der Kostensenkung und Effizienzsteigerung anzuführen
Kontinuierliche Innovationen in der Laserschneidtechnik durchbrechen immer wieder die Bearbeitungsgrenzen der PV-Industrie. Von der Geräteintelligenz bis hin zur Prozessintegration treiben sie die PV-Branche dazu an, Kosten zu senken und die Effizienz zu verbessern, und geben so Impulse für die groß angelegte Entwicklung der Branche.
Was die Geräteintelligenz anbelangt, sind Laserschneidmaschinen tief in KI- und Bildverarbeitungstechnologien integriert, um eine vollständig-prozessautomatisierte Verarbeitung zu erreichen.
Hochauflösende Zeilenkameras-sammeln Zellbilder in Echtzeit, und KI-Algorithmen identifizieren automatisch Zelldefekte und planen optimale Schnittpfade, wodurch die Parameter-Debugging-Zeit erheblich verkürzt wird. Mittlerweile können die adaptiven Schneidsysteme, mit denen die Geräte ausgestattet sind, die Laserleistung und Schneidgeschwindigkeit automatisch an die Dicke der Zellen anpassen, wodurch die Schalteffizienz von Zellen unterschiedlicher Spezifikationen verbessert wird und die Anforderungen der Produktion mehrerer Sorten und großer Serien in der PV-Industrie erfüllt werden.
Die Prozessintegration ist eine weitere wichtige Entwicklungsrichtung der Laserschneidtechnologie. Laserschneidmaschinen der nächsten-Generation können mehrere Prozesse wie Schneiden, Anfasen und Bohren integrieren und so eine „einmalige Aufspannung und eine Bearbeitung mit mehreren Prozessen“ ermöglichen. Dies reduziert die Anzahl der Zellhandhabungsvorgänge und verringert das Risiko einer Beschädigung.
Bei der Verarbeitung von HJT-Zellen können Lasergeräte beispielsweise das Zellschneiden, Kantenanfasen und Elektrodenbohren in einem Arbeitsgang durchführen, wodurch die Verarbeitungseffizienz verbessert und die Stellfläche der Geräte reduziert wird, was die Investitionskosten von Unternehmen in Werkstätten und Ausrüstung erheblich senkt.
Darüber hinaus sinkt der Energieverbrauch von Laserschneidmaschinen weiter, was eine umweltfreundliche Fertigung in der PV-Industrie fördert.
Die Einführung neuer Faserlaser führt zu einer höheren elektro-optischen Umwandlungseffizienz, reduziert den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Lasern und führt zu erheblichen Stromeinsparungen im Zellverarbeitungsprozess. Gleichzeitig reduziert die von der Anlage eingesetzte Technologie zur Verarbeitung von Schneidflüssigkeiten den Umfang der Behandlung gefährlicher Abfälle und entspricht damit dem Entwicklungstrend der PV-Branche zur CO2-armen Entwicklung.
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