Automatisierte Fertigung von Solarstrom-Modulen

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Herausforderung – 60 MW pro Jahr

In der neuen Linie werden pro Jahr Photovoltaik-Module mit einer Leistung von 60 MW gefertigt. Das führt zu einer Taktzeit von rund 70 Sekunden. Die gesamte Durchlaufzeit eines Moduls beträgt nur ungefähr zwei Stunden. Solche Zahlen lassen ahnen, dass hier alle Produktionsschritte eng verzahnt sein müssen. Um maximale Freiheit für die Anordnung der Systeme zu haben, wurde die Anlage bei der Solar-Fabrik in einem neuen Werk mit 15000 m² Fläche installiert, das auch noch Raum für zukünftige Erweiterungen am Standort Freiburg bietet.

Die Photovoltaikzellen kauft die Solar-Fabrik zu. Danach erfolgen im groben drei wesentliche Produktionsstufen – aus unzähligen Einzelschritten. Zunächst werden die Zellen mit verzinnten Kupferbändern zu so genannten Strings aus 9 bis 12 Zellen zusammengelötet. Der zweite Hauptprozess beinhaltet das Querverschalten der Strings, das Einkapseln hinter Glas, das Setzen der Anschlussdose sowie die Rahmung. Der dritte Schritt dient der Qualitätssicherung und dem Leistungstest, denn jedes Modul wird komplett durchgetestet, so auch auf elektrische Sicherheit und Hochspannungsschutz.

Ablauf der automatisierten Produktion

Während drei so genannte Stringer die Zellen verbinden, wird parallel das Frontglas vorbereitet, das später dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Ein Roboter nimmt dazu eine Solarglasscheibe auf und testet diese durch Biegung auf ihre Belastbarkeit.

Danach erfolgt die Säuberung mit UV-gereinigtem Wasser, um eine spätere Keimbildung zu verhindern. Jede Scheibe erhält eine aufgedruckte Tracking-Nummer zur Nachverfolgung und Qualitätssicherung. Auf die Glasplatte wird automatisch eine lichtdurchlässige Zwischenfolie aus Ethyl-Vinyl-Acetat (EVA) aufgelegt, die nach dem späteren Laminieren (sogenanntes Verkapseln) glasklar wird und sich mit den Zellen luftdicht verbindet. Die automatisiert zugeschnittene Folie ähnelt derjenigen, die auch Verbundglasscheiben im Auto dauerhaft verbindet.

Der nächste Schritt lässt nun bereits erkennen, was in der Fertigung entsteht. Beim Lay-up werden die zu Strings verlöteten Zellen auf die Zwischenfolie und die Glasplatte gelegt. Hier kommt ein weiteres Highlight der Automationstechnik zum Einsatz. Weil es um höchste Genauigkeit geht, kontrolliert eine hoch auflösende Kamera mittels digitaler Bildverarbeitung die Qualität der Strings, vermisst exakt deren Lage und steuert so die Positionierung auf der Glasscheibe durch den Roboter.

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