Teilautomatisierte Fertigungslinie für Solarmodule im Sonderformat

Module für die gebäudeintegrierte Photovoltaik flexibel fertigen

© ACI-ecotec

Ein schnell auf unterschiedliche Stringlängen anpassbares Handlingsystem sorgt für die exakte Übergabe an den Roboter.

Will man Gebäudefassaden für die Photovoltaik nutzen, sind die gestalterischen Anforderungen an die Module hoch. Damit dabei individuelle Farb- und Formwünsche nicht auf der Strecke bleiben, hat der österreichische Modulhersteller PV Products (PVP) in eine Fertigungslinie investiert.

Auf der neuen Linie lassen sich kristalline Glas-Folie- und Glas-Glas-Module in Sonderformaten und fast beliebigen Farben auch in Europa wirtschaftlich fertigen. Konzipiert hat das Produktionssystem die ACI-ecotec.

Dass es die richtige Entscheidung war, nicht nur auf die Produktion konventioneller Glas-Folien-Photovoltaikmodule zu setzen, sondern das Produktionsequipment auch für die Fertigung qualitativ hochwertiger Glas-Glas-Solarmodulen auszulegen, zeigt sich an den Aufträgen und Anfragen, die bei PVP eingehen. Die Hochleistungsmodule werden standardmäßig aus 156 x 156 mm großen mono- und polykristallinen Siliziumzellen in jeweils drei Produktserien mit 48, 60 und 72 Zellen gefertigt. Flexibel ist das 2009 gegründete Unternehmen aber auch, wenn es darum geht, Solarmodule in speziellen Abmessungen und Formen sowie Farben herzustellen. So bietet PVP Glas-Glas-Module in Größen bis 3500 x 2100 mm in Verbundsicherheitsglas (VSG) sowie VSG-Isolierglas. Darüber hinaus sind runde und dreieckige Formen realisierbar. Laminiert werden die gläsernen Solarelemente mit PVB-Folie, die in einem breiten Farbspektrum zur Verfügung steht. Dadurch lassen sich auch individuelle Farbwünsche erfüllen: von violett, über rot bis hin zu grün - die Farbpalette ist weit gefächert. Als PV-Fläche nutzen lassen sich mit den Modulen nicht nur Fassaden, sondern beispielsweise auch Dächer, Brüstungen und Carports.

Hohe Anforderungen an die Fertigungslinie

Um diese hohe Fertigungsflexibilität wirtschaftlich umsetzen zu können, benötigte PVP eine teil automatisierte Produktionslinie, die exakt auf die Anforderungen des Unternehmens zugeschnitten ist. Dazu gehört auch, dass sich die Anlage sehr schnell für die Produktion der unterschiedlich großen Module umrüsten lässt. »Wir haben darüber mit verschiedenen Anlagenbauern gesprochen und uns dann für die Zusammenarbeit mit ACI-ecotec entschieden. Ausschlaggebend dabei waren einerseits die Beratungsleistung und das Anlagenkonzept der S30M des Schwarzwälder Unternehmens. Andererseits stimmt die menschliche Komponente, so dass wir sehr konstruktiv zusammenarbeiten«, berichtet Karl Kürbisch, einer der Geschäftsführer von PVP. Das neue Produktionsequipment mache es möglich,  neue Produkte zu fertigen, wie es zuvor - trotz einer gewissen Vielfalt - mit konventionellen Fertigungsmethoden nicht möglich war. Die Fertigungslinie S30M ermöglicht in der derzeitigen Ausbaustufe Solarmodule mit einer Kapazität von 30 MW/a vollautomatisch herzustellen. Darüber hinaus verfügt sie über Manufaktureinheiten für die Produktion von fünf MW. Die Integration eines zweiten Stringers sowie weiterer Roboter für die Herstellung der Querverschaltung hat ACI im Konzept bereits berücksichtigt. Damit lässt sich die Produktionskapazität auf rund 60 MW/a erhöhen.

Kombinierte Linien- und Manufakturproduktion

Erste Station des Produktionssystems ist die Glasreinigungsanlage, die mit einem Kran bestückt wird. Nach der automatischen Reinigung und Trocknung erfolgt in einem manuellen Arbeitsschritt das Auflegen der ersten Einkapselungsfolie. Sonderformate werden dann zu den Manufaktureinheiten ausgeschleust während es für Glasscheiben in Standardmaßen zur Layup-Station weitergeht. Gleichzeitig werden die Solarzellen im Stinger vereinzelt, mittels eines Kamerasystems geprüft, genau ausgerichtet, die Busbars aufgebracht und verlötet. Je nach Modul kann man zwei oder drei Stromsammelschienen auflegen. Bis zum Verlöten hält ein Klemmsystem die Busbars exakt in Position. Das gewährleistet, dass sich auch bei sehr langen Strings eine akkurate Linie und damit eine einwandfreie Optik erzielen lässt. Die fertigen Strings positioniert ein Handlingsystem zur Abnahme durch einen Roboter. Bevor dieser die Strings auf der Glasplatte ablegt, fährt er zunächst zur Kontrolle der Lötung durch eine Prüfeinheit, anschließend werden die Busbars automatisch auf die erforderliche Länge gekürzt. »Eine Besonderheit der Layup-Station ist das spezielle Schubladensystem. Es ermöglicht uns, Strings in der arbeitsfreien Zeit am Wochenende »auf Vorrat« zu produzieren und darin zu lagern. Dadurch können wir die Kapazität komplett nutzen«, erklärt Kürbisch.

Im nächsten Arbeitsschritt erfolgt die Querverschaltung. Dafür sind zwei Roboter im Einsatz. Der erste legt die Kupferbänder auf. Sie werden von einer Klemmeinrichtung bis zum Verlöten durch den zweiten Roboter in Position gehalten. ACI-ecotec hat hier zum Einsatz eines induktiven Lötverfahrens geraten »und damit erzielen wir erstklassige Verbindungen«, so der Geschäftsführer. »Außerdem hat es den Vorteil, dass weder Lötzinn noch Flussmittel erforderlich ist, das die Qualität oder Haltbarkeit der Module beeinträchtigen könnte«, so der Geschäftsführer. An den Manufakturarbeitsplätzen gefertigte Module werden vor dem Auflegen der zweiten Einkapselungsfolie sowie der Deckfolie bzw. der zweiten Glasplatte wieder in die Linie eingeschleust.

1. Teil: Module für die gebäudeintegrierte Photovoltaik flexibel fertigen
2. Teil: Dreistufiger Laminierprozess

Weiterführende Links:

• Heliatek und Reckli unterzeichnen Entwicklungsvereinbarung: BIPV-Anwendung soll die Gestaltung von Niedrigstenergiegebäuden erleichtern