docProdukcja ogniw słonecznych z zastosowaniem najczystszego
download 
Reklamacja Transkrypt
Produkcja ogniw słonecznych z zastosowaniem najczystszego
ne w stosy ogniwa są przedmuchiwane i delikatnie rozdzielane na poduszce powietrznej. Wiele robotów posługuje się chwytakami Bernoulliego, po których powierzchni uchwytowej sprężone powietrze przepływa z tak wysoką prędkością, że krzemowe płytki są zasysane przez powstające podciśnienie i mogą być przekładane bez dotykania. To, że stosowane tutaj sprężone powietrze musi być wolne od cząstek stałych, oleju i wilgoci jest oczywiste. Od płytki półprzewodnikowej do ogniwa słonecznego Produkcja ogniw słonecznych z zastosowaniem najczystszego sprężonego powietrza … do słońca! Założona w 1999 roku w Bitterfeld firma Q-Cells jest dziś czołowym producentem techniki solarnej. Sprężone powietrze, niezbędne dla produkcji, pochodzi z eksploatowanej w ramach kontraktu stacji ze sprężarkami śrubowymi bez wtrysku oleju i osuszaczami Hybritec firmy Kaeser Kompressoren. Firma Q-Cells, zatrudniająca w różnych krajach świata ponad 2000 pracowników, jest dziś jednym z największych, niezależnych producentów ogniw słonecznych. Siedziba firmy mieści się w Thalheim (wschodnia część Bitterfeld-Wolfen). Tutaj w „słonecznej dolinie“ landu Saksonia-Anhalt od 2007 roku pracuje największa europejska linia produkcyjna ogniw słonecznych. „Głównym celem w ostatnich latach było przede wszystkim wytwarzanie ogniw słonecznych o coraz wyższej sprawno- 18 Report 2/11 – www.kaeser.com ści przy zredukowaniu zużycia materiału. Teraz na znaczeniu zyskuje kwestia optymalizacji kosztów w produkcji“ opowiada Marko Gerstner, dyrektor Facility Management w Q-Cells. Proces produkcyjny na bazie sprężonego powietrza W hali produkcyjnej na pierwszy rzut oka panuje chaotyczna krzątanina. Na liniach produkcyjnych kwadratowe ogniwa są przemieszczane na taśmach, przekładane przez roboty, oddzielane, układane w stosy, znikają w automatach produkcyjnych, wjeżdżają do pieców tunelowych i zanurzane są w kąpielach chemicznych. Sprawna praca zależy tutaj od niezawodnego zaopatrzenia w sprężone powietrze o najwyższej jakości. Odpowiada ono przede wszystkim za manipulowanie wrażliwymi ogniwami. Te posiadające grubość zaledwie 180 µm filigranowe, kruche płytki z polikrystalicznego krzemu wymagają wyjątkowo ostrożnego podejścia. Dla przemieszczenia w magazynie ułożo- Zakupione płytki – płytki półprzewodnikowe – docierają do hali szare i wyglądają mało spektakularnie. Po pomyślnie przebytej kontroli wejściowej robot ładuje je pneumatycznym chwytakiem do kwasoodpornych magazynków. Ich powierzchnie są oczyszczane w kąpielach chemicznych i kondycjonowane do powlekania. Po opłukaniu i osuszeniu powierzchnie są następnie wygrzewane w piecu dyfuzyjnym w temperaturze około 900°C przez mniej więcej jedną godzinę w atmosferze fosforowej. W ogniwie powstaje przy tym stałe pole elektryczne. Generalnie już na tym etapie można by przekształcać energię słoneczną na prąd elektryczny. Trafiające na ogniwo słoneczne fotony mogą wybijać z atomów płytki półprzewodnikowej elektrony, które ze względu na swój ładunek muszą wędrować w polu elektrycznym ogniwa - tak płynie prąd. Natomiast aby móc go wykorzystywać, najpierw w procesie trawienia plazmowego część naniesionej powłoki na brzegach ogniwa jest z powrotem usuwana, aby zapobiec tam zwarciom. Po wytrawieniu powstałej zakłócającej warstwy z fosforokrzemianu, ogniwa trafiają do pieca powlekającego. W ciągu około 40 minut otrzymują w nim swą charakterystyczną ciemnoniebieską powierzchnię. Ta warstwa antyrefleksyjna pozwala wnikać do ogniw jak największej ilości światła słonecznego, zwiększając w ten sposób ich sprawność. Teraz ogniwa w technologii sitodruku otrzymują swe przednie i tylne styki oraz zwierciadlaną powierzchnię na tylnej stronie. W kolejnym piecu w temperaturze około 900°C są one wypalane dla zapewnienia mak- symalnej niezawodności styków. Po badaniu końcowym ogniwo słoneczne jest gotowe. Mimo zachowywania niezmienności procesu, ogniwa różnią się w swych właściwościach. Dlatego też ostatnim etapem jest sortowanie ich na 48 różnych klas. Podział na klasy jest wymagany, aby zagwarantować moduły słoneczne o stałych właściwościach. Jakość sprężonego powietrza zapewnia jakość produktu Wysoki poziom niezmienności procesu produkcji jest zależny od równie wysokiego poziomu niezmienności w odniesieniu do wymaganej jakości sprężonego powietrza. Stabilny ciśnieniowy punkt rosy, wynoszący -40°C dla sprężonego powietrza dostarczanego przez dwie sprężarki śrubowe bez wtrysku oleju FSG 420, zapewniany jest przez dwa kombinowane osuszacze serii Hybritec DTI 667/901. W tym dwustopniowym procesie najpierw jeden osuszacz chłodniczy usuwa większą część zawartej w sprężonym powietrzu wilgoci. Następnie ochłodzone powietrze jest osuszane końcowo w osuszaczu adsorpcyjnym. Ze względu na zastosowanie wstępnego osuszania chłodniczego w osuszaczu adsorbcyjnym jest potrzebna znacznie mniejsza ilość środka osuszającego. Zbiorniki adsorpcyjne mogą być zatem bardzo niewielkich rozmiarów. To z kolei obniża zapotrzebowanie na energię dla regeneracji środka osuszającego (w porównaniu do tradycyjnych osuszaczy adsorpcyjnych nawet o 50%). Na niskie zapotrzebowanie na energię pozytywnie wpływają ponadto standardowo instalowane sterowanie częściowym obciążeniem oraz dobra izolacja cieplna. Wreszcie wynikające z technologii niższe mechaniczne i termiczne obciążenie elementów prowadzi nie tylko do wyższej niezawodności eksploatacji, lecz również do niższych kosztów Manipulowanie płytkami półprzewodnikowymi za pomocą sprężonego powietrza (powyżej i po lewej stronie); pojedynczy test modułu solarnego (z prawej strony) Report 2/11 – www.kaeser.com 19 Pomysł na oszczędność energii Oszczędny, bardziej oszczędny, HYBRITEC Nieprzeciętna efektywność ekonomiczna osuszaczy Hybritec może być teraz wykorzystywana także przy mniejszych natężeniach przepływu. Wydajne wytwarzanie i wykorzystywanie sprężonego powietrza to kluczowe kwestie dla firmy Kaeser Kompressoren. Z tego względu nasze przedsiębiorstwo już od dawna przykładało dużą wagę do efektywnych energetycznie instalacji przygotowywania sprężonego powietrza jako ważnych elementów systemu. Z jednej strony doprowadziło to do rozwoju znanych energooszczędnych osuszaczy chłodniczych dla ciśnieniowych punktów rosy do +3°C. Z drugiej strony pierwsze kombinowane, dwustopniowe osuszacze chłodnicze i adsorpcyjne były oferowane już w przedostatniej dekadzie serwisu. Te zalety przekonały klienta, gdyż już w 2009 roku firma Kaeser Kompressoren dostarczyła zaopatrzenie w sprężone powietrze dla zakładu Q‑Cells w Malezji. W 2010 roku dyrekcja zdecydowała się, aby także niemiecką linię produkcyjną V przestawić na wydajniejszą technikę tej marki. Odbyło się to zresztą podczas trwania produkcji. „Prawdziwe wyzwanie dla wszystkich zaangażowanych w to stron“ wspomina Ralf Gronau, dyrektor handlowy ds. projektów w firmie Kaeser Kompressoren. „Wszystko udało się znakomicie. Także z bieżącej eksploatacji jesteśmy bardzo zadowoleni“ potwierdza Marko Gerstner. Dotychczas na produkcji w Q-Cells pracuje już sześć dużych osuszaczy Hybritec. Sama firma Q-Cells ma do czynienia ze sprężonym powietrzem tylko pod tym względem, pod jakim jest ono niezbędne w wyżej wymienionych zastosowaniach, w wymaganej jakości i po stałej cenie. Stacja ta jest eksploatowana przez Kaeser Kompressoren 20 Report 2/11 – www.kaeser.com w ramach kontraktu sprzedaży sprężonego powietrza. Ma to dla użytkownika tę zaletę, że kupując sprężone powietrze nie ponosi on żadnych kosztów inwestycyjnych. Użytkownik zapewnia jedynie pomieszczenia na stację. Ponieważ eksploatacja i konserwacja odbywają się w systemie outsourcing, firma Q-Cells może całkowicie koncentrować się na podstawowej kompetencji przedsiębiorstwa i nie musi ponosić żadnych nakładów na siłę roboczą do utrzymywania tego ważnego środka produkcji. Technika solarna pozostaje nadal ciekawym obszarem pod względem innowacyjności. W Q-Cells, we własnym firmowym, największym na świecie ośrodku rozwojowym, 200 pracowników prowadzi badania nad ogniwami słonecznymi nowej generacji. Będą one wydajniejsze, bardziej elastyczne w zastosowaniu, a tym samym bardziej ekonomiczne. Także firma Kaeser Kompressoren stawia na rozwój. Niedawno zaprezentowała modele serii DTE – nowej generacji osuszaczy kombinowanych dla przepływów 12 i 16 m³/min – wydajne, zajmujące mało miejsca i wysoce ekonomiczne. ubiegłego stulecia. Znacznie redukowały one wynikające z systemu wyższe jednostkowe zużycie energii właściwe dla osuszaczy wyłącznie adsorpcyjnych. Po tym jak pierwsze osuszacze hybrydowe były dostosowane do większego natężenia przepływu (powyżej 40 m³/min), wraz z wprowadzeniem serii osuszaczy Hybritec rozpoczął się konsekwentny „downsizing” tej techniki, aby uczynić ją opłacalną także dla mniejszego natężenia przepływu. Tak, więc dzisiaj także w zakresie natężenia przepływu od 12 do 16 m³/min można uzyskiwać w sposób niezawodny i bar- dzo ekonomiczny wartości ciśnieniowego punktu rosy na poziomie -40°C, co wielu użytkownikom otwiera całkiem nowe perspektywy. Dzięki temu można trafnie zmodyfikować ponadczasowy slogan Kaeser Kompressoren: Hybritec - Więcej suchego sprężonego powietrza przy mniejszym zużyciu energii. Autor: Klaus Dieter Bätz Kontakt: [email protected] Nowy kombinowany osuszacz Hybritec dla 12 i 16 m³/min: DTE 120/192 oraz DTE 160/240. Koszty energii mniejsze nawet o 67%. Regulacja częściowego obciążenia dla stopnia chłodniczego i adsorpcyjnego. Wysoka niezawodność eksploatacji. Stabilny ciśnieniowy punkt rosy, brak skrajnych wartości przełączania. Minimalne zapotrzebowanie powierzchni ustawczej, centralne przyłącze powietrza od góry. Filtr przeciwolejowy i filtr cząstek stałych oraz automatyczny spust kondensatu ECO-DRAIN – montowane seryjnie. Wszystkie istotne dla serwisowania części szybko dostępne z przodu. Dzięki niskiemu mechanicznemu i termicznego obciążeniu długie okresy międzyserwisowe. . Autor: Klaus Dieter Bätz Kontakt: [email protected] Report 2/11 – www.kaeser.com 21
