Productie en karakterisatie van PV-moduleLaminators

De infrastructuur van het Si PV-modulelabo is ontworpen om PV-modules te produceren en karakteriseren met state-of-the-art apparatuur. Deze apparatuur maakt het mogelijk om zowel standaard als nieuwe materialen in de PV-modulewaardeketen te ontwikkelen en te evalueren, gaande van cellen, verbindingssystemen, inkapselmaterialen, onderlagen en glas. Bijkomend, maakt de veelzijdigheid van de apparatuur het ook mogelijk om zowel standaard commerciële PV als vroegtijdig nieuwe verbindings- en inkapseltechnologieën te ontwikkelen in een verkennend stadium. Tegelijkertijd maken dezelfde tools ook een schaalvergroting mogelijk naar full-size panelen (1m x 1,6m).

Bart Onsia

Contact

bart.onsia@energyville.be
https://www.linkedin.com/in/bartonsia/

Bart Onsia

Business Developer Solar, Batteries and Power to Molecules at EnergyVille/imec
Omschrijving
Technische Toelichting

VoordelenEV2 solar lab

Naast de beschikbaarheid van geavanceerde tools, wordt de infrastructuur ook bestuurd door ervaren ingenieurs en onderzoekers voor de ontwikkeling van geavanceerde PV-modules en verbindingstechnologieën. De teamleden hebben een uitgebreide kennis in PV-materialen, conceptuele definiëringen en valorisatie, industriële best practices voor standaard en BIPV-productie, als ook een diepgaande kennis van het (optisch, elektrisch en thermisch) gedrag van zonnecellen en hoe dit vertaald wordt in modules en systemen (zowel in theorie als in praktische implementaties). Zo kunnen we innovatieve en hoogtechnologische ontwikkelingen uitvoeren en een objectief technologie-advies aanbieden, terwijl zowel het globale kader alsook de kleinste details mee in acht worden genomen.

Toepassingen

Verwerkingsprocessen ontwikkeld voor de productie van  kristallijne Si PV-modules (of gelijkaardige dunnefilmtoepassingen of zelfs een bredere technologische context):

  • Laserverwerking
  • Plaatsing
  • Uitwerking
  • Soldering
  • Laminering

Diepgaande tests van de opto-elektronische prestaties van toestellen (ontwikkeld in onze laboratoria of daarbuiten):

  • Optische inspectie
  • Licht IV
  • Dynamische belichting
  • Elektroluminescentie (EL)
  • Externe quantum efficiëntie (EQE)
  • Reflectie (R)
  • Rasterelektronenmicroscoop (SEM) (op doorsnede)
  • SunsVoc (afhankelijkheid van Voc op bestralingssterkte)
  • Thermische en spectrale afhankelijkheden in gedrag
  • Trektesten?

Het merendeel van de apparatuur biedt mogelijkheden tot automatisering van de vooropgestelde processen/tests. Het inladen en uitladen (en in sommige gevallen ook de mechanische verplaatsing) worden manueel uitgevoerd om de hoogste toepassingsveelzijdigheid te garanderen. Manuele voorbereidingen, aanpassingen en inspecties kunnen offline uitgevoerd worden met state-of-the-art labotafels en tools. Opslag in een dry room (0,4% luchtvochtigheid) is mogelijk voor vochtgevoelige materialen.

Klanten

  • PV-cel en -module ontwikkelaars
  • Materiaalleveranciers
  • Verkopers van specifieke apparatuur
  • Ontwikkelaars en operatoren van PV-systemen

Technische Toelichting

  • (*)Laser processing: high-resolution (scanhead) laser at 1070 nm and 15kW peak power, designed for cutting of metal wires and scribing of silicon cells
  • (*)Placement: high-resolution (±0.2 mm) gantry for automated layup (pick and placement) of silicon cells and (interconnect) foils with Bernouilli and vacuum gripping
  • Dispensing
    1. (*)High-resolution (±0.2 mm) dispensing with Auger valve for highly accurate (0.001g) volumes designed for solder pastes
    2. State-of-the-art dispensing based on pulsed dosing with compressed air designed for solder pastes and sealants
  • Soldering with high-temperature accuracy and flexible programming of soldering profiles (up to 400°C)
    1. (*)Beyond state-of-the art hot-air soldering with programmable air flow and temperature
    2. State-of-the-art industrial tabbing-stringing-based contact soldering
  • Lamination with flexible programming of lamination profiles
    1. Beyond state-of-the-art high-accuracy flat-plate lamination allowing standard as well as inverse lamination cycles for highly accurate temperature-time-pressure profiles (up to 180°C). Lamination on lightly curved surfaces is possible.
    2. Small-area lamination for quick testing (up to 250°C) up to 60x 60 cm2
  • Optical inspection
    1. Large-area (1x6m²) high-resolution (<0.2 mm) inspection with optional automation and stitching
    2. Small-area microscopy for optical (and SEM) inspection of detailed areas or cross-sections
  • Light IV for accurate IV-sweeping of devices (up to 15A and 200V)
    1. Large-area illumination with LED-based spectrum- and intensity-tunable light source (18 colours 0.1-2 suns), temperature control (10-80°C) and optional 2-side illumination (for bifacial modules), designed for large PV modules (up to 1.6m²)
    2. Small-area tool designed for detailed inspection of cells and mini-modules
  • Dynamic illumination with angular control and intensity-tunable and time-programmable LED tubes
  • Electroluminescence (EL) for high-quality defect imaging
    1. High-resolution automated inspection in fixed setup
    2. Mobile setup for “fast and anywhere” testing
  • External quantum efficiency (EQE) scanning for accurately determining spectral electrical sensitivity of devices in 300-1200 nm range
  • Reflection (R) scanning for accurately determining spectral reflective sensitivity of devices in 300-1200 nm range
  • Pull testing of materials with highly accurate control and monitoring of location, speed, load and strain designed for determination of mechanical yield stress, adhesion strength and shear forces through peeling (possible at different angles) relevant for PV modules (e.g. encapsulant adhesion, solder joint strength...)