Teste EL para Painéis Solares: Configuração Inline vs Offline

Resposta rápida: O teste de eletroluminescência é a única etapa de inspeção que enxerga o interior de um módulo acabado, e a posição da estação na linha determina quais defeitos ela ainda consegue detectar. O EL inline imageia cada módulo como parte do fluxo de produção, portanto detecta defeitos, mas não pode retrabalhá-los porque o módulo já está selado. O EL offline usa uma câmara separada com exposição mais longa e maior resolução, permitindo que uma string ou um módulo seja inspecionado antes de ser comprometido com a próxima etapa, o que torna o retrabalho possível. O equipamento envolvido abrange a classe OEL-CCD2400 e OPT-M950B, com resoluções de até cerca de 0,1 mm e tamanhos de câmara em torno de 1400 mm a 2500 mm. Uma linha que opera apenas com EL inline encontrará seus defeitos, mas descartará mais deles.

O teste EL é a única etapa de inspeção que enxerga o interior de um módulo acabado. Onde você posiciona a estação decide quais defeitos você detecta enquanto ainda são baratos de corrigir: inline atrás da stringer, offline em uma mesa de vidro, ou em nível de string.

Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · Inspeção e Controle de Qualidade · por Jerry, Ooitech

1. O Que o Teste EL Realmente Comprova em uma Linha de Módulos

Fig. 1: Uma estação de inspeção EL em nível de módulo. O monitor esquerdo mostra a imagem de eletroluminescência; o direito mostra o próprio módulo, para que o operador possa associar uma área escura a uma célula física.

O teste de eletroluminescência passa uma corrente direta através das células. Uma célula de silício intacta emite luz infravermelha em proporção à sua capacidade de condução; uma área trincada, contaminada ou mal soldada emite menos ou nada. Uma câmera infravermelha captura essa emissão, e a resultante imagem EL mostra o estado interno de cada célula de uma só vez.

Em uma linha de produção, isso faz do teste EL o principal filtro para seis classes de defeitos:

Dois limites vale a pena entender antes de escrever uma especificação. O teste EL não mede a potência de saída. Esse é o trabalho de um testador IV com simulador solar, e as duas máquinas respondem a perguntas diferentes. Nem o teste EL enxerga atrás da moldura de alumínio ou sob a caixa de junção, porque a emissão infravermelha é bloqueada ali. Qualquer coisa que você precise inspecionar nessas áreas tem que ser verificada antes da moldagem.

2. Inline, Offline ou Nível de String: Onde a Estação Fica

Há três lugares onde uma estação EL pode ficar, e eles não são intercambiáveis. A Ooitech fabrica unidades para os três, e as fichas técnicas descrevem o trade-off diretamente.

O posicionamento decide o que você detecta, não quão boa é a câmera.

Fig. 2: Uma estação EL inline dentro de uma sala limpa de módulos. A esteira transporta o módulo através da posição de imageamento sem manuseio do operador, o que mantém o teste dentro de um ciclo de 20 segundos.

As unidades offline na linha da Ooitech indicam o ponto de monitoramento como antes ou depois da laminação, e a OPT-M950B automática é descrita como universal para antes e depois do layup. Essa flexibilidade importa mais do que parece: permite que uma máquina sirva tanto a uma verificação de processo inline quanto a um portão de qualidade final, ao custo do operador manusear o módulo.

3. Quantidade de Câmeras, Resolução e Tempo de Ciclo

Esses três números geralmente são citados como uma lista de especificações. Na prática, são uma única decisão: quão pequeno um defeito você precisa conseguir comprovar, a que taxa de produção.

Fig. 3: Um testador de defeitos EL offline. O módulo é carregado numa mesa de vidro pelo operador, pelo que a estação não está limitada pelo takt time da linha. Isso adequa-se a ciclos de retrabalho e tamanhos de lote mistos.

O OPT-M950B alcança a sua precisão de forma diferente das unidades offline. Quatro câmaras captam o módulo a partir de cima enquanto o módulo avança por três posições, e o software une as capturas numa única imagem contínua. É por isso que uma máquina de 8 câmaras consegue manter um ciclo ≤20 s e ainda assim manter 0,5 mm por pixel na imagem EL e 0,1 mm por pixel na imagem visual.

A questão prática não é qual máquina tem mais câmaras. É: qual é a fissura mais pequena que a inspeção de receção do seu cliente vai encontrar? Assim que souber esse número em milímetros, a contagem de câmaras e a colocação decorrem daí. Comprar 24 MP para detetar uma fissura de 5 mm é dinheiro gasto numa capacidade que nunca vai faturar.

4. Porque é que a imagem EL às vezes parece errada

Este é o tópico de suporte mais comum no nosso próprio histórico de serviço EL, e quase nunca é uma falha da câmara. Quando uma imagem EL se degrada, a causa é geralmente uma de cinco configurações ou condições mecânicas. Os sintomas habituais são uma imagem escura, esbatida, irregular entre células, ou com parte do módulo em falta.

Dois hábitos eliminam a maioria deste tipo de problema. Primeiro, crie uma receita guardada para cada tipo de módulo que processa, em vez de ajustar em tempo real e seguir em frente. O segundo e o terceiro turno irão, caso contrário, repetir o ajuste. Segundo, trate as unidades de iluminação como um consumível com um intervalo de verificação: um LED que escureceu de um lado produz uma imagem que parece um defeito de processo mas é um defeito de iluminação.

5. O que enviar antes de pedir um orçamento

O dimensionamento do testador EL é determinado pelo seu módulo, não pelo seu orçamento. Um pedido que inclua os seis itens abaixo pode ser respondido com um modelo específico e uma configuração firme; um que diga apenas "precisamos de um testador EL" não pode.

Um item é opcional mas vale a pena decidir cedo: a integração MES. O OPT-M950B guarda cada imagem EL sob o código de barras do módulo e pode carregá-la para o seu MES, com consulta por código de barras e consulta por data no software. Se a rastreabilidade é um requisito do cliente, diga-o na fase de orçamento em vez de depois da instalação.

6. Compatibilizar a estação EL com o resto da linha

Fig. 4: A inspeção EL ao nível da string deteta uma célula fissurada ou com solda fria antes de o encapsulante tornar o defeito permanente. É o local mais barato da linha para o encontrar.

Um testador EL nunca funciona sozinho. Fica entre máquinas que determinam se consegue fazer o seu trabalho, e duas delas importam mais do que as restantes.

O stringer a montante. A maioria das fissuras que o teste EL encontra foi criada no encadeamento ou na etapa de manuseio imediatamente após. Se o seu encadeador produz juntas de solda frias ou fissuras de células a uma taxa constante, um testador EL irá reportá-las com precisão e continuamente, mas não as reduzirá. Corrigir o encadeador é um projeto separado, e os dados EL são o que lhe diz se a correção funcionou.

O testador IV a jusante. EL e IV respondem a perguntas diferentes, e um módulo pode passar num e falhar no outro. Uma célula fissurada pode ainda fornecer potência aceitável no teste de flash; um módulo com potência correta pode ainda conter uma fissura que se propagará em campo. As linhas que executam ambos geralmente colocam o EL antes ou depois da laminação, e a medição da curva IV após a moldagem e cura, para que os dois resultados possam ser comparados por código de barras do módulo.

Se a sua linha ainda está sendo especificada, a decisão da sequência é mais fácil de tomar antes que a lista de equipamentos seja congelada. A nossa visão geral das máquinas numa linha de painéis solares estabelece onde cada etapa de inspeção normalmente se situa.

7. FAQ

O teste EL pode ser integrado no encadeador, ou precisa de uma estação separada?

Alguns encadeadores oferecem uma opção EL integrada, e esta inspeciona a string antes da montagem. Isso deteta células fissuradas ou mal soldadas precocemente, mas não pode inspecionar o módulo laminado, porque o módulo ainda não existe. Se o seu portão de qualidade é no laminado acabado, ainda precisa de uma estação separada. Na prática, muitas linhas executam inspeção ao nível da string e um testador EL ao nível do módulo, e os dois detetam coisas diferentes.

A imagem EL não está correta. Pode ser ajustada remotamente?

Normalmente sim. O tempo de exposição, a corrente injetada, o ganho, a escala de cinzentos e os parâmetros de mosaico são configurações de software, e as unidades automáticas expõem o teste de alta corrente e baixa corrente como funções selecionáveis. Envie a imagem, o código de barras, a receita guardada e as configurações atuais, e o ajuste normalmente pode ser feito sem uma visita ao local. Problemas mecânicos não são correções remotas: alinhamento do módulo, uma lâmpada apagada, um cabo danificado.

Ajustámos as configurações e agora a maioria das imagens parece errada. O que devemos verificar?

Verifique se a alteração foi guardada como uma receita para o tipo de módulo atual. As configurações aplicadas em tempo real perdem-se quando o próximo produto é carregado, e o turno seguinte frequentemente reajusta a partir de um ponto de partida diferente. Crie uma receita guardada por tipo de módulo, dê-lhe um nome e bloqueie-a.

Depois de reiniciar o computador, tanto a CCD como a câmara EL reportam um erro. E agora?

Duas coisas a verificar antes de contactar o suporte: que cada cabo da câmara está bem encaixado em ambas as extremidades, e que as unidades de iluminação atrás das câmaras estão acesas. Se um conjunto de LEDs estiver avariado, a câmara pode ainda reportar um erro e a imagem desse lado ficará escura. Informe quais câmaras falham e se as lâmpadas estão acesas. Isso distingue uma falha de cablagem de uma falha de iluminação numa única mensagem.

Que tamanhos de módulo um testador EL consegue suportar?

Depende do modelo. O automático OPT-M950B cobre módulos de 1650 a 2500 mm de comprimento e 992 a 1400 mm de largura, o que inclui os formatos comuns de 60 células 1650 × 992 mm e 72 células 2500 × 1400 mm. O OEL-S2400 aceita até 2500 × 1400 mm e o OEL-CCD2400 de 6 câmaras até 2600 × 1500 mm. Módulos convencionais, de vidro duplo, de película fina e de meia célula são todos suportados em toda a gama.

Uma máquina pode fazer tanto EL como inspeção visual?

O automático OPT-M950B de 8 câmaras faz. Quatro câmaras captam eletroluminescência e quatro captam em luz visível, na mesma passagem, com o software a fazer o mosaico de ambas. Isso dá-lhe a imagem de defeitos internos e a imagem de superfície a partir de um ciclo de manuseio. As unidades offline mais pequenas captam apenas EL.

Qual é o menor defeito que a máquina consegue detetar?

O OPT-M950B está especificado a 0,5 mm por pixel na imagem EL e 0,1 mm por pixel na imagem visual. O limite prático de deteção é definido por esse tamanho de pixel mais o contraste do defeito em relação à célula circundante, pelo que uma fissura que atravessa vários pixels é fiável, enquanto uma fissura capilar que cai dentro de um pixel não é. É por isso que o menor defeito que deve provar, em milímetros, deve ser indicado no pedido, não inferido a partir do número de câmaras.

As imagens são rastreáveis, e podem ir para o nosso MES?

Sim. A unidade automática reconhece o código de barras do módulo, nomeia e guarda cada imagem EL por esse código de barras, e suporta interface MES. O software também fornece consulta por código de barras e consulta por data, para que um módulo possa ser rastreado até à sua imagem após o envio.

Quais são os requisitos de instalação e os termos de garantia?

O automático OPT-M950B requer AC220 V / 15 A, ar comprimido a 0,6–0,8 MPa, e um ambiente de operação de +15 °C a +40 °C a 10–75% de humidade; ocupa 2800 × 2260 × 1415 mm. A unidade offline de 6 câmaras consome 220 V / 50 Hz / 1 PH, 20 A. A garantia nas unidades EL semiautomáticas é de um ano após a instalação bem-sucedida ou dezasseis meses a partir da data do conhecimento de embarque, o que ocorrer primeiro, com peças de manutenção fornecidas gratuitamente durante o período; consumíveis e custos de transporte de peças sobressalentes não estão incluídos.

Considerações Finais

Decida onde a estação EL se situa antes de comparar modelos, porque a colocação determina quais defeitos ainda pode corrigir a baixo custo. Depois anote o menor defeito que a inspeção do seu cliente irá encontrar, em milímetros, e deixe esse número definir a configuração da câmara. Se nos enviar as dimensões do módulo, a tecnologia das células, o ponto de monitorização, o tempo de ciclo e os dados das instalações, voltaremos com um modelo e configuração específicos em vez de um folheto geral.

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Leitura adicional e dados de contexto

Material de referência público sobre este tema, publicado pelas organizações que mantêm o roteiro tecnológico e os dados de mercado do setor:

• Fraunhofer ISE — Relatório de Fotovoltaica
• Departamento de Energia dos Estados Unidos — Fotovoltaica
• VDMA — Roteiro Tecnológico Internacional para Fotovoltaica (ITRPV)