Creating a Pure Power Solar Module

Wegweiser
Tour Guide
Die Sovello GmbH in Thalheim
Sovello, Thalheim
Ziehvorrichtung
Shaft extractor
Produktionsverfahren im Vergleich
Production Technologies in Comparison
Siliziumbänder
Silicon strips
Innovatives Produktionsverfahren bei Sovello
Zwischen zwei Drähten, die von unten kontinuierlich durch eine Siliziumschmelze gezogen
werden, bildet sich ein dünner Film aus Silizium. Dieser erkaltet während des Vorgangs und
wird dabei zu einem festen Band, welches anschließend in rechteckige Scheiben, die Wafer,
geschnitten wird. Dieses Verfahren ist deutlich resourcenschonender und kostengünstiger als
die meisten konventionellen Verfahren.
Innovative Production Process at Sovello
A thin film of silicon is created by pulling two filaments vertically through molten silicon. This
film solidifies during cooling and becomes a stable silicon strip, which is then cut into square
wafers. This process significantly reduces silicon waste and is more cost effective than most
conventional processes.
Die Sovello GmbH ist einer der größten Hersteller von Solarwafern, Solarzellen und Solarmodulen, die zur Stromerzeugung mit Hilfe von Sonnenlicht verwendet werden.
Das erste Werk SV1 nahm im Februar 2006 die Produktion auf und
erreichte im Juni des selben Jahres seine volle Produktionskapazität. Im
Juni 2007 hat Sovello nach nur einjähriger Bauzeit die zweite Fertigungsstätte SV2 in Betrieb genommen. Mit SV3, der dritten Anlage, hat die
technische Produktionskapazität des Unternehmens etwa 180 Megawattpeak (MWp) erreicht.
Die Sovello AG beschäftigt am Standort Thalheim etwa 1.250 Mitarbeiter.
Siliziumschmelze
Molten Silicon
Sovello GmbH is one of the largest producers of solar wafers, solar cells
and solar modules used in the production of electricity from sunlight.
The first production facility, SV1, went on line in February 2006 and
reached full production capacity by June of that year. In June 2007, after
just one year of construction, the second production facility, SV2, came
online. With SV3, the third plant, Sovello‘s technical production capacity
reached approximately 180 Megawattpeak (MWp).
Sovello AG employs about 1,250 people at their production site in
Thalheim.
Siliziumzufuhr
Silicon feed
Ingotproduktion
Ingot casting
Ingotsägen
Ingot cutting
Konventionelles Produktionsverfahren
Beim konventionellen Herstellungsver fahren von Wafern werden zunächst
große Blöcke aus Silizium, sogenannte „Ingots“, gegossen oder gezogen.
Diese werden anschließend in Siliziumquader, sogenannte „Bricks“, geschnitten,
die wiederum in Wafer zersägt werden. Dabei entsteht nicht nur viel Verschnitt,
der nicht wiederverwendet werden kann; das Verfahren besteht außerdem aus
vielzähligen Produktionsschritten, die es anfälliger für Fehler im Ablauf machen.
Conventional Production Process
During the conventional production process, large blocks of silicon are cast or
drawn. Next, the blocks are cut in silicon cubes, so-called “Bricks” which are then
cut into wafers. This process produces a significant amount of waste which
cannot be recycled, and the many production steps make it more error prone.
Wafersägen
Wafer cutting
STRING RIBBON™ Solarwafer
STRING RIBBON™ Solarwafer
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
>1 >2
Waferziehen und -schneiden
Harvesting Wafers
Reinigung
Cleaning
Waferziehen und -schneiden
Auf Grundlage eines patentrechtlich geschützten Verfahrens werden bei Sovello hochwertige STRING RIBBON™
Solarwafer aus polykristallinem Silizium hergestellt, bei
deren Produktion 50 % weniger Energie und 50 % weniger
Silizium im Vergleich zu konventionellen Produktionsverfahren aufgewendet werden. Durch die wenigen Produktionsschritte ist der Produktionsablauf zudem stabiler als
bei den meisten konventionellen Verfahren. Im Vergleich zu
sogenannten Dünnschichtzellen besitzen die von Sovello
hergestellten Wafer einen weitaus höheren Wirkungsgrad.
Harvesting Wafers
Based on a proprietary, patent-protected process, Sovello
produces high quality STRING RIBBON™ solar wafers from
polycrystalline silicon using 50 % less energy and 50 % less
silicon during production in comparison to conventional
product ion processes. The reduced number of production
steps also ensures a more stable production procedure
than most conventional processes. When compared to the
so-called thin layer cells, Sovello’s wafers offer a significantly greater efficiency factor.
Reinigung
Cleaning
Durch den Kontakt mit der Luft bei hohen
Temperaturen bildet sich auf den Wafern
eine Oxidschicht, die entfernt werden muss,
um den Stromertrag der Zelle zu maximieren.
Dazu werden die Wafer durch ein Säurebad geleitet, in welchem ihre Oberfläche
einem Reinigungsprozess unterzogen wird.
Anschließend werden die Wafer gespült und
getrocknet, um sie für den nächsten Arbeitsschritt vorzubereiten.
The exposure to air at high temperatures
creates an oxide coating on the wafer‘s
surface which must be removed to maximize
the electricity gain of the cell. The wafers
are drawn through an acid bath where
their surfaces undergo a cleaning process.
Afterwards, the wafers are rinsed and dried
preparing them for the next step in the
process.
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
>3 >4
Diffusion
Diffusion
Diffusion
Diffusion
Der zentrale Prozessschritt, um aus
einem Wafer eine Solarzelle herzustellen,
ist die Erzeugung eines sogenannten
pn-Überganges im Inneren des Wafers.
Zu diesem Zweck wurde dem Siliziumgranulat eine geringe Menge Bor beigesetzt.
In der Phosphor-Diffusion wird dann in
die oberen Schichten des Wafers unter
hohen Temperaturen Phosphor eingebracht.
Zwischen dem Phosphor und den mit Bor
dotierten Bereichen des Wafers baut sich
ein elektrisches Feld auf, durch das die
vom Licht erzeugten positiven Ladungen
zur Unterseite und die negativen Ladungen
zur Oberseite abgelenkt werden. Auf diese
Weise werden die beiden Seiten zum Plusund Minuspol der späteren Zelle.
The central process step to produce a
solar cell from a wafer is the creation of a
so-called pn-junction within the wafer. To
achieve this, a small amount of boron is
added to the silicon granulate. During the
phosphor diffusion, phosphor is diffused
into the top layers of the wafers under high
temperature. Between the phosphor and
the area dotted with boron, an electrical
field is created, whereby the charge generated by the sunlight is directed in such a
fashion that the positive charge goes to the
bottom and the negative charge to the top,
hence creating the plus and minus poles of
the future cell.
Oxidätze
Oxide Acid
Oxidätze
Oxide Acid
Durch den Diffusionsprozess ist eine Phosphatsilikat-Glasschicht auf dem Wafer
entstanden, die ein weiteres Mal durch
ein Säurebad entfernt werden muss. Auch
nach diesem Arbeitsschritt wird der Wafer
gespült und getrocknet, um die nächste
Schicht aufzubringen.
During the diffusion process, a layer of
phosphate silicate glass develops on the
wafer surface requiring a second acid
bath to remove it. Afterwards, the wafer is
again rinsed and dried preparing it for the
application of the next layer.
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
>5 >6
Anti-Reflexionsbeschichtung
Anti Reflection Coating
Anti-Reflexionsbeschichtung
Anti Reflection
Coating
Um die optischen Eigenschaften der
späteren Zelle zu verbessern, wird eine
Anti-Reflexionsschicht aus Siliziumnitrit auf
die Wafer aufgebracht. Sie sorgt dafür, dass
soviel Licht wie möglich aufgenommen und
in Strom umgewandelt werden kann, damit
der Wirkungsgrad des fertigen Moduls
am Ende so hoch wie möglich ist. Für die
Beschichtung kommen PVD- und PECVDVakuum- Beschichtungsverfahren zum
Einsatz.
To improve the optical properties of the
future cell, an anti-reflection silicon nitrite
coating is applied to the wafer. This allows
as much light as possible to be absorbed
and converted into electricity, thereby
maximizing the effectiveness of the finished
module. The coating is applied via PVD and
PECVD vacuum coating procedures.
Metallisierung
Metallization
Metallisierung
Metallization
Bei der Metallisierung werden Kontakte auf
den Wafer aufgebracht, die den generierten
elektrischen Strom abgreifen können. Auf
der Vorderseite finden sich diese in einem
Kontaktgitter, den sogenannten „Fingern“,
sowie den Lötstreifen, den „Busbars“.
Auf die Rückseite werden eine metallische Paste und Lötpunkte aufgebracht.
Dafür wird das DSP (engl.: Direct Screen
Printing), das Siebdruckverfahren angewendet. Nach dem Aufbringen der Kontakte
werden diese durch Einbrennen mit dem
darunter liegenden Silizium verbunden: aus
dem Wafer ist eine Zelle geworden.
During metallization, contacts are placed
on the wafers allowing the transfer of the
generated electrical power. On the front,
these contacts are embedded in a contact
raster consisting of the so-called fingers
and the welding strips, the busbars. On the
backside, a metallic paste and soldering
points are applied. This step is performed
with the help of the screen process. After
the contacts are applied, they are burned
into and connected with the silicon: the
wafer becomes a cell.
Herstellung der Solarzelle
Creating the solar cell
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar module
>7 >8
Kantenisolierung und Testen
Edge Insulation and Cell Testing
Kantenisolierung und
Testen der Zelle
Edge Insulation and
Cell Testing
Bei der Kantenisolierung muss die direkte
elektrische Verbindung zwischen Front- und
Rückseite über die Kanten der Solarzelle
getrennt werden, um sie nicht im Kurzschluss zu betreiben. Dazu wird mit dem
Laser ein rechteckiger Isolierungskanal
unmittelbar neben dem Rand der Zelle
gezogen, der die elektrische Verbindung
zwischen Ober- und Unterseite unterbricht.
Anschließend wird die Zelle über die vorher
eingebrannten Kontakte an einen Tester
angeschlossen und anhand ihrer elektrischen Leistungsdaten klassifiziert.
The edge insulation separates the
direct electrical connection between
the front and back side of the solar
cell to prevent short-circuiting. The
insulation is achieved by a laser cutting
a square insulation channel directly
next to the edge of the cell, thereby
severing the negative layer. Finally,
the cell is connected via its previously
burned-in contacts to a test machine and
classified in accordance with its
electrical performance output.
Sammelkontakte und Serienschaltung
Tabbing and Stringing
Sammelkontakte und
Serienschaltung
Tabbing and
Stringing
Nach der Leistungsklassifizierung folgt
eine neuerliche Prüfung der Zellen
mittels Kamerasystem für 100 % A-Qualität.
In der Modul Fab werden die Zellen dann
zuerst in Serie verschaltet: die Front- und
Rückkontakte aufeinanderfolgender Zellen
werden in einem Schritt verlötet, wonach
der fertige „String“ über ein Robotersystem
abgeholt, geprüft und ausgerichtet wird,
um schließlich neben fünf anderen auf der
mit Kunststofffolie versehenen Glasscheibe
abgelegt zu werden. Anschließend werden
die Strings querverschaltet und die
Anschlusskontakte angebracht. Eine Endkontrolle der verbundenen Zellen und
Strings beendet diesen Schritt.
After the performance classification, the
cells are tested again with the help of a
camera system for 100 % A Quality. In the
module fab, the cells are first connected
in series: The front and back contacts of
sequential cells are soldered in one step;
afterwards the finished “string” is picked
up by a robotic system, tested and aligned
to be placed next to five other strings on a
glass panel covered with plastic foil. Finally,
the strings are connected crosswise and
the connect ing contacts applied. A final
control of the connected cells and strings
completes this step.
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar Module
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar module
>9 >10
Laminat Finish
Laminate Finish
Laminierung
Lamination
Laminat Finish
Laminate Finish
Laminierung
Lamination
Nachdem die Verschaltung abgeschlossen
ist, wird eine zweite Laminierungs-Folie
auf die Rückseite aufgelegt, auf die eine
noch härtere Kunststofffolie als Rückwand
kommt. Das Modul besteht nun aus dem
in zwei Folien eingebetteten Zellnetz, das
vorne vom antireflexionsbeschichteten
Solarglas und hinten von der harten Kunststoffrückseite eingeschlossen wird. Jedes
Modul erhält seine Seriennummer an drei
Stellen: als Frame Label auf dem Rahmen,
als Embedded Label unter Glas und als
Aufkleber auf der Modulrückseite.
After the circuitry is completed, a second
laminate foil is applied to the back side,
which is then covered with an even more
durable plastic foil as a back panel. The
module now consists of a cell grid
sandwiched between two foils, and
enclosed with an anti-reflective tempered
solar glass in the front and a robust plastic
back panel in the back. Each module
receives a specific serial number on the
back of the module, an Embedded label
within the laminate, and Fram Label on the
short frame side.
Nachdem alle Schichten der Laminierung
übereinander liegen, kann das Modul versiegelt werden. Hierbei werden die Kunststofffolien durch Hitze und Druck verschmolzen
und bilden somit zusammen mit dem Glas,
der Rückwand und den eingeschlossenen
Zellen einen festen, vor Witterungseinflüssen schützenden Verbund.
After all layers of the laminate are properly
placed on top of each other, the module
can be sealed. Hereby, the plastic foils
are melted with heat and pressure, and
together with the glass, the back panel and
the enclosed cells form a robust, weatherprotected bond.
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar Module
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar module
>11 >12
Rahmen
Framing
Anschlussdose
Electrical Junction Box
Rahmen
Framing
Anschlussdose
Electrical Junction Box
Der feste Schichtenverbund bekommt nun
einen Rahmen aus Aluminium, damit die
Module später sicher montiert werden
können. Dazu wird er an seiner Rückwand
von einem Greifarm aufgenommen und
zwischen den vorher positionierten
Rahmenelementen fixiert, die anschließend
mithilfe der Eckstücke verbunden werden.
The hard laminate is now encased in an
aluminum frame, which allows for a secure
mounting of the modules during installation.
The module is lifted by its back side with the
help of a robotic arm and placed between
the properly positioned frame components.
Finally, the frame components are connected with corner pieces.
Nachdem der Rahmen fest mit der Moduleinheit verbunden ist, wird auf der Rückseite
eine Anschlussdose montiert. Sie beinhaltet
Kabel und Stecker und ermöglicht beim späteren Aufbau mehrerer Module eine einfache
Verschaltung untereinander.
After the frame is firmly connected with the
module unit, an outlet is mounted on the
backside. The outlet consists of a cable and
electrical plug, providing an easy connection between the modules during installation.
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar Module
Fertigung des Pure Power Solarmoduls
Creating a Pure Power Solar module
>13 >14
Test
Testing
Test
Testing
Nachdem alle Einzelteile zu einem fertigen
Modul zusammengefügt wurden, folgt die
Qualitätsprüfung. Die Eigenschaften eines
jeden Moduls werden dabei klassifiziert.
Anhand eines aufgeklebten Powerlabels
wird die Leistung des Moduls in Tabellenform dargestellt.
After all the component parts are combined
to create the finished module, the next step
is quality assurance. The properties of each
module are classified. A power label is affixed, documenting in a table the performance of the module.
Endkontrolle und Verpackung
Final Inspection and Packaging
Endkontrolle und
Verpackung
Final Inspection and
Packaging
Jedes Modul wird Zelle für Zelle überprüft,
anschließend gereinigt und gelangt über Roboter- und Schienensysteme ins Lager. Dort
werden die Module mithilfe von wiederverwertbaren Kunststoffecken auf einer Palette
übereinander gestapelt und mit einer
durchsichtigen Folie eingewickelt. Alle Verpackungsmaterialien sind voll recyclingfähig, Karton wird nicht verwendet.
Each module is tested cell by cell, then
cleaned and moved via a robotic and rail
system to the warehouse. Here the modules are stacked on palettes, using plastic
corners for stability and shrink-wrapped in
plastic. Cardboard waste is eliminated, and
all packaging material is fully recyclable.
Polysilizium>
Wafer>
Solarzellen>
Die Vorteile eines Sovello Solarmoduls
Unsere vollintegrierte Produktion beinhaltet die gesamte Wertschöpfungskette vom Ziehen der
Wafer über die Herstellung von Zellen bis hin zum einsatzfähigen Modul. Damit unterscheidet sich
Sovello von den meisten anderen Unternehmen in der Solarbranche, die sich häufig entweder auf
die Herstellung von Wafern oder von Zellen oder von Modulen spezialisiert haben.
Bei Sovello sind alle Produktionsabläufe optimal aufeinander abgestimmt und die Anzahl resourcenintensiver Produktionsschritte reduziert. Das fertige Endprodukt überzeugt nicht nur mit einer
geringen Leistungstoleranz und einer hohen Effizienz, sondern auch durch seine Langlebigkeit:
Maximale Sicherheit bieten wir unseren Kunden durch 25 Jahre lineare Leistungsgarantie von
99 % bis 85 % mit maximal 0,6 % Leistungsreduzierung pro Jahr und zusätzlich 10 Jahren Garantie
auf die Verarbeitung.
The Benefits of a Sovello Solar Module
Our fully integrated production covers the entire value added chain from pulling the wafer to
creating the cells, to the finished, fully operational module. This integrated production process
differentiates Sovello from most other companies in the solar industry, who tend to specialize in
the production of either wafers or cells or modules.
At Sovello, all production phases are optimally synchronized and the number of resource intensive
production steps is greatly reduced. The finished end product delivers low power tolerance
and high efficiency as well as longevity: We offer our customers maximum security thanks to a
25-year linear performance guarantee from 99 % to 85 % with performance reduction by no more
than 0.6 % annually; in addition, there is a 10-year guarantee on the workmanship.
Solarmodule>
Systeme >
http://www.linkedin.com/company/sovello
http://www.facebook.com/Sovello.Deutschland
http://twitter.com/sovello_social
Sovello GmbH
OT Thalheim
Sonnenallee 14–30
06766 Bitterfeld-Wolfen Germany
T +49 (0)3494 6664 0
F +49 (0)3494 6664 1011
www.sovello.com
Kundendienst
Hotline 0800-0 500 555 (kostenfrei)
[email protected]
01/2012/06
02/2012/01