太陽能模組品質管控
太陽能模組都差不多,沒什麼好管控的吧?
作為電站最重要的發電元件,模組發生問題輕則財務損失,重則發生漏電、火災等安全性問題,不能掉以輕心。這篇來談談模組要管控什麼?不管控又會怎樣?
決定供應商前-產線稽核
行銷廣告大家都會做,每家都自稱技術高超品管一流,但是專業稽核員一進產線就無所遁形。我們見過不少外在形象光鮮亮麗的模組廠,但是工廠管理讓人大失所望,連全球性的一線大廠也曾讓我們失望。因此
工廠管理不如預期的原因很多,例如併購來的工廠、產線太老舊,都會讓生產效率低落,品質也比較不穩定。又例如人員流動率高,導致人員訓練不足,使產品良率偏低。這些問題讓模組廠即使有心要做好品質,卻仍經常力不從心。
一個好的產線稽核,要能發現上述的問題,監督產線改善。對於能力差太多的模組廠,我們會建議客戶暫不考慮,以免安裝後風險太大,或無法通過驗貨而延誤工程進度。
問題案例:大部分的工廠稽核都會以局部改善總結,這個案例是少數在稽核後直接建議停止採購的工廠。這家國際大廠在海外設立的生產工廠,由於當地民風加上語言問題,工廠的管理狀況並不好。更糟的是設備有嚴重的問題,大量助焊劑殘留會造成模組脫層等風險,但是技術人員完全沒有「病識感」,因為模組封裝後就看不出問題,所以也不曾做任何改善。最後我們開出破紀錄的48項缺失,其中有五項嚴重缺失,判斷工廠在短期內無法完成改善,建議客戶更換供應商。
大量助焊劑殘留會造成EVA黃化、脫層等嚴重問題 |
特別提醒:不要被漂亮的文宣、網站所蒙蔽,一線大廠也會有好的產線與不好的產線,實際進廠查核才能真正了解你所購買的產品品質。也特別提醒業主,產線稽核最好在決定供應商之前進行。如果因為公司流程要求而必須先決定供應商,建議要保留足夠時間與彈性,以免稽核後必須變更供應商,或給予產線改善的時間。
模組生產中-駐廠監造
上述的產線稽核是確認工廠有一套可行的品質管理系統,而駐廠監造則是監督工廠確實有照著既定的品管計畫執行。現在的模組廠大都有完整的品質管理系統,品質文件洋洋灑灑像百科全書一樣厚,但是很多是做給客戶稽核看的,有沒有確實執行又是另外一回事。
駐廠監造以抽檢的方式確認品管的執行,包括進料檢(IQC)、產線品管(IPQC)、產品終檢(FQC)等,也要在產線巡檢確認用料正確,以及製程、工法是否有風險。當生產製程或材料有疑慮時,稽核員可要求該批次產品隔離不出貨,嚴重時甚至要求停止生產至改善完成為止。可以想像稽核員需要有深厚的模組生產經驗與知識,才能在例行的生產活動中看到潛在的風險。
問題案例:電池片串焊時,參數調整不當,會導致焊接不良。下圖就是一個空焊的例子,焊帶跟電池片之間沒有緊密連接,這會導致阻抗變大而損失功率,甚至不導電的狀況。如果是參數不當造成的焊接問題,通常會大量出現在電池片,因此大部分模組會有相同問題。
焊接不良造成焊帶與電池片沒有相連 |
更麻煩的是,一旦封裝後,這種問題就看不到了。因為封裝的時候會把焊帶跟電池片緊壓在一起,所以剛生產完是導電的,在EL檢測也看不到問題。可是安裝到案場上,經過熱脹冷縮與外力作用,這些焊接不良的焊帶就會開始脫離(如下圖),造成功率損失及熱斑。
焊接不良模組安裝一段時間後惡化形成暗區 |
特別提醒:很多製程中的問題到了成品階段就看不出問題了,因此需要透過駐廠監造來發現問題,這也是駐廠監造與出廠驗貨最大的不同。
模組出貨前-出廠驗貨
出廠驗貨的目的是了解這一批產品的品質。很多生產中的問題,在成品中就看不到了,例如上述的焊接不良問題。驗貨只能檢查產品的外觀、EL、電性能,透過這些來判斷這批產品的好壞。而我們的驗貨還會特別加上生產紀錄的查核,有經驗的稽核員可以在裡面發現一些產品的問題。
問題案例:有些客戶認為發電才是重點,外觀不重要,其實誤解了驗貨的重點。因為目視檢查所關注的都是對功率、可靠度或甚至安全性有風險的問題。下圖是我們在驗貨中的案例,發現有錫渣出現在導電帶之間。此模組剛出廠還能維持絕緣正常,因為中間有薄薄的EVA隔離,但是水汽進入後EVA的絕緣性變差,逐漸就會短路發熱而燒毀。
驗貨發現錫渣橫跨在導電帶之間 |
因為導電帶短路燒毀的模組 |
特別提醒:驗貨通常是依據買賣雙方所簽訂的允收標準做檢驗,因此買賣雙方應該把出貨檢驗標準、檢驗方式、不合格的處理方式等文件列入合約附件。否則,一旦驗貨結果不如預期,到時候才要求要退換貨,可能會有很大的爭議。
另外提醒,檢驗標準的鬆緊會影響模組的成本(也與價格相關),雙方應在簽約前把標準談定,作為模組規格的一部分,才能避免未來發生爭議。
總結
早期我們的模組品管客戶多在歐洲,因為這是歐洲大型電站投資必備的要求。近年在台灣的模組品管需求也逐步增加,很樂見市場終於開始重視品質與風險,這是市場漸趨成熟的象徵。然而,模組品管的成本對中小型電站來說佔比較高,導致部份業主卻步。因此,我們建議可以從局部做起,小預算可以優先做出廠驗貨,把基本的風險管控住。再往上可考慮駐廠監造,更全面性的降低風險。至於產線稽核,可以在第一次向陌生的模組供應商採購時導入,尤其最近很多業主改向海外購買模組,最好做個產線稽核才不會踩雷。
關於作者:
林敬傑博士,業界朋友們暱稱為「傑博」
2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發
2005年與德國萊因技術合作,在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室
2007年擔任德資企業a2pak Power茂暘能源技術長
2011年成立顧問公司PV Guider,提供專業諮詢與電站品質管控等服務
目前擔任:
PV
Guider首席顧問
CNS國家標準審議委員
工研院量測中心顧問
IEA國際能源總署Task 13太陽能可靠度工作組技術專家兼共同主持人
SEMI產業標準技術委員會主席
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