(亚洲硅业（青海）太阳能有限公司青海西宁810007)
内容摘要:本文对本厂光伏组件自动化生产线进行详细的研究探讨并解决所发现的问题，主要从玻璃自动上料机、自动串焊机、EL检测设备、组件层压机、下料分档机等设备在运行过程中发现的问题进行分析及改进。从而促进我国光伏产业自动化生产线的完善和发展，并提出可行性见解。
关键词：光伏组件流水线电池自动化生产线
前言：我国太阳能光伏产业在近十几年内发展迅速，伴随着国内科学技术水平的提高，工业自动化水平及发展速度也不断的提高和改进，必然光伏技术相关产业运用自动化技术是历史发展的趋势。现我国光伏组件自动化生产线大多处于中端水平，2017年全国只有一家光伏组件企业使用全智能自动化生产线，并处于试运行阶段。光伏相关产业技术仍不成熟，光伏组件自动化生产配套设施企业众多，但大小和实力分布参差不齐，导致我国光伏自动化技术的发展并不完善。
就我国现状而言，许多自动化生产线需植入先进的自动化技术和细节上的改进来提高工作效率，现一些传统制造业也在积极进行产业升级，从人工到半自动化生产线提高到全自动化生产线或更高智能化生产线，自动化程度不断提高。本公司自动化光伏组件生产线的主要工艺流程图如下：
在近两年的运行维护过程中，在此条生产线上发现多处不合理的地方，我们对其分别进行了优化改造，效果良好，现对此条光伏组件生产线的优化改造分别进行简单介绍。望此文章对我国的自动化生产线的不断改进有所帮助。
一、玻璃自动上料装置存在的问题与改进
首先，钢化玻璃自动上料装置，将组件玻璃搬运至流水线输送机上时，因为包装或玻璃自爆现象等不可避免因素，使玻璃表面附有灰尘、杂质等异物，如不清理，在完成组件产品后因含有异物而导致返工或品质降级，所以安排专人对玻璃表面进行吹扫清理。对此我们在流水线输送机上方合适位置安装自动吹扫装置，在玻璃放到位后，将一根不锈钢管与玻璃前端长边平行，钢管长度与玻璃长度一致将其固定，钢管一端堵死，另一端接压缩空气，钢管表面对玻璃流入方向向下45度角位置，开8个均等分孔，每个孔装一个三角形喷嘴，通过此装置在玻璃流入上方，用压缩空气气嘴对玻璃表面进行吹扫，可降低流入产线玻璃表面杂质，确保组件品质。
此装置需要一个电磁阀、多个三角形喷嘴和一根合适的不锈钢管，当玻璃压到流水线上的位置开关时，开关给PLC输入接口一个信号，经过PLC中央处理单元从输出接口给电磁阀一个信号，电磁阀动作将压缩空气从三角形喷嘴排出吹扫玻璃表面，形成了一个简单的自动控制系统，实现自动吹扫，工位无需设专人值守，降低人力成本，保证产品质量，
此装置根据上玻璃频次自动对玻璃表面进行吹扫，确保一片一吹，节约人力，岗位操作人员只需定时巡检即可，长期观察效果良好，保证了玻璃表面清洁度，并节省一个劳动力，同时保证了吹扫效率及效果，达到了节能降耗的目的。
二、串焊机真空泵压力调节装置存在的问题分析及改造
当辅好EVA的组件玻璃在流水线上到达排板机归正后，光伏组件制作的重要装置自动串焊机，将焊接好的电池串，经排板机归正后放置在指定好的玻璃的相对应位置上，但此过程中串焊机因传送带下方热板真空度不稳定过大或过小，导致焊好的电池串不整齐、虚焊，电池片倾斜，甚至造成个别电池片出现裂纹损坏。调整真空压力的装置安装在串焊机真空泵的出口管道上，原设备所带压力调节器拆下来调好再安装上去，比较麻烦，在运行过程中真空压力不合适需来回拆装很多次，调节不合适极易造成电池片因真空压力过大或过小而造成电池片损坏，并经常反复调节后调节杆和塑料接触部位容易造成损坏导致不能使用，经常更换成本高，
我们经分析原理设计了一种材质为不炭钢的调压装置，调节原理为通过顶端调节螺杆旋转部位内侧挡片角度，从而控制通气孔的大小，此装置体积小，根据生产需要可灵活调节真空泵压力，更换原装置后连续观察，此调节装置灵活可调，运行稳定，保证了真空系统稳定运行，再也没有再现因真空系统不稳定造成电池片损坏，提高了产品质量，同时提高了产量。
技改后的压力装置无论从外观还是使用操作上都有改进，机组真空度比以前更稳定，效果明显。此装置易加工制作，日常保养时只需对装置内外侧进行清理即可，成本低，而且不易损坏。
三、背板冲孔装置的制作
铺好电池片的玻璃经流水线到达层叠工序，此工序人工调整电池串间隙进行汇流条焊拉，将裁切好的后置EVA覆盖在电池上，确保EVA将电池汇流条完全盖住，操作人员在将背板开口处朝里卷起后铺设在组件上面，开孔处以便于汇流条的穿出，开孔位置要求精准。在此操作过程中背板开孔存在问题，背板买进时为成品，根据生产不同规格的组件时背板开孔位置不同，所以厂家没有开孔，由使用厂家根据需要自行开孔，流水线没有配备相应的装置，需设1-2人用尺子和美术刀专门负责开孔，人工开孔每次只能开一张，切口之前必须手工确定开孔位置确保左右、前后距离符合要求，操作速度较慢，严重影响组件的产量，并且人工使用刀片开口，很容易弄脏背板表面清洁度，且很难保证所有背板开孔位置一致没有偏差。
在此流水线旁设计了一台背板冲孔平台为气动冲孔，在操作平台上根据所需背板尺寸和开孔位置尺寸调整两侧和顶端阻挡型材位置，确保每张背板上料位置，开孔位置一致，一次上料5-10张背板，每次冲孔只需踩一下气动开关即可。背板开口尺寸，可根据工艺要求，更换不同型号的下压刀片来实现。
此装置大大加快了工作效率，保证生产供料。现场只需设一人或不设专人，降低人工开支。流水线生产厂家应该考虑到这一点，在此处增加相应的配套装置。
四、人工镜面检查和EL检测设备设计上的不足及改进
现基本成形的组件通过流水线进入初次人工镜面检查和EL初检，这一关很重要，发现有问题的电池片或虚焊、杂质等情况，可提前进行更换处理。
但在镜面人工目视对组件进行异物、油污、划伤检查时发现，镜面在组件下方、上方组件遮挡了来自厂房顶部日光灯的光线，造成组件正面在镜面上的头影有一部分比较暗，看不清，有时操作人员需借用手电筒进行检查，操作很不方便。厂家在这方面考虑不周全，我们在镜面边框的上下边框上，分别安装了一根细长的LED灯管，解决了此问题。
组件经过镜面检查后，进入了EL初级检测，进行对电池片裂纹和暗片的检查，此次检查需对每块组件数据进行电脑储存，每块组件有对应的条形码，但条形码需人工用扫码枪进行扫描，一个操作员进行电脑操作又要进行人工扫描条形码，工作强度增大，要是两人进行操作又增加了人工。
我们在测试电极固定支架上右侧端制作了一个小支架固定扫码枪，并可以灵活调整扫码枪位置，在层叠工序铺设完背板后在相应的规定位置贴上条形码，在EL检测设备内部当组件归正完毕后，顶升气缸将组件在顶升的过程中，调整扫码枪位置，使扫码枪感应射线与条形码重合，从而实现扫码自动化，提高了EL检测的速度并节约了一个人力。
五、层压机真空泵漏油问题分析及改造
组件经过初级EL检测，无异常后，经流水线进入层压工序，组件在层压机内进行高温层压，长时间使用过程中发现厂房顶部排气管道有漏油现象，油渍滴落在设备表面和洁清的厂房地面上，对生产环境造成污染。
检查分析原因为层压机工作时腔体内需保证需要-70kpa以上真空度，设备进料后真空泵一直在工作，设备腔体内空气抽出的同时，随着泵体温度升高，真空泵内积油升温汽化，有一部分油烟会随空气排出，导致排气管在使用一段时间后，会在管道内壁上沉积，达到一定程度就会以管道接口处渗出，影响生产，还有一部分未凝结油烟随空气排出，对环境空气造成一定影响。
通过原因分析后制作了一台层压机除油系统，此设备安装在真空泵出口与排气管道之间，真空泵排出含油气体在进入除油器内部导流板时，部分油会因离心力附着于导流板与容器壁上，形成油膜，最后因重力作用流到筒体底部沉积，通过除油装置底部排污阀定期手动排出，同时排出去的油可以有效的回收再利用，此设备大大降低了油气的排出量，减少排气管道内油污堆积，降低对外环境的污染，同时消除了生产中的一些不稳定因素。
六、解决90度翻转人工目视检查角度问题
从层压机流出的半成品组件，通过削边机处理后，进入90度翻转机进行人工目视检查，此设备高度已超过人体站立高度，目视组件高处时看不清细小裂纹和组件表面划痕等其它污物，为了方便人工检查制作了人工检查平台。
操作人员在平台上检查组件可全方位观察，解决了因角度不合适造成的检查困难，保证人工检查质量，保证流入下个工序组件品质，缩短了检查时间，提高了工作效率，目测完成后，在进入EL中级检测，确认组件经过层压机层压后，电池片是否完好无损，然后将合格的半成品组件送入自动组框机。
七、同步带表面胶液清洁问题的解决
半成品组件在组框机内装框时，经常会出现边框溢胶现象，因装框机打胶平台有时胶量过大或装框机构长时间运行，造成个别固定调整螺母松动，使4个边的边框不在一个平面上，导致组件装框完毕后出现或多或少的边框溢胶现象，在装框机出口流水线上对组件进行人工清洁擦拭，在擦拭溢胶时，有部分溢胶涂在了流水线的同步带上。
厂家为了防止运行过程中出现过大噪音，厂家使用的是双面加布聚氨酯同步带，胶与布长时间接触后，胶液渗透到布料中，不易清理干净，严重影响到其它组件和运行设备的美观整洁，我们将此同步带更换为单面加布的PU聚氨酯同步带，加布面与转动轮接触减少噪音，与组件接触面为有韧性的防滑材料，胶液很容易清理干净，减轻了劳动强度，几个月的使用观察效果明显。
八、分档机下料落料平台的设计与制作
组装完边框的组件，进行接线盒焊接，接线盒注胶，然后进入固化间进行胶体固化，这时一块完整的成品光伏组件完工，等固化完成后，进行外观人工清洁，因每块电池片的功率不一致，有一定的偏差或焊接等因素导致每块光伏组件功率值不一样，需对每块组件进行功率测试，进行分档。但组件在经过中测测试分档后由分档机，按不同档位进行分类摆放，但由于地面平整度和托盘规程尺寸等误差因素，每个档位的托盘很难定位并保证同一水平，分档机设定参数与实际运行数据有误差，导致在组件摆放时会出现压板、摔板现象，造成组件损伤从而影响产品质量并导致操作人员经常修改参数。此问题厂家也没有很好的解决方案，咨询其他光伏组件厂也存在同样问题。
我方技术人员经过分析、测量制作了分档和下料落料平台，根据现场尺寸制作8个栈板支撑托架，标定每个栈板位置并根据现场地面水平情况调整托架水平，从而保证每个托盘在摆放到托架上时处于水平位置，保证每块组件在分类摆放时平稳、安全摆放，并在每个栈板表面铺设橡胶垫避免组件划伤。在规定时间内顺利完成了分档机的参数设定，地牛按不同档位取料进行包装并快速放回托盘，放托盘时不用考虑高度和位置，按地面上的2根横梁很快定位。
在使用过程中按不同档位定位，当放满组件时看上去美观整齐，达到了预期的效果，保证了产品质量，降低了劳动强度，提高了机组运行的稳定性以及后续包装工作的工作效率。
结语：
通过对本文的光伏组件生产线简述,对流水线上各个不合理部位问题的分析及提出的优化设计改造方法，基本上满足了本厂生产需求。从而实现提高生产效率、降低运行成本、增加生产效益的目的。并且，自动化技术具有非常广泛的市场需求范围。然而，光伏相关产业自动化生产线的建设途径多种多样，各种方式的建设成本与工作效率却存在着一定的差异，所以为了完善自动化生产线的不足及发展，望专业的学者仍要不断的努力探索和改进。
参考文献:
[1]刁荣飞.浅谈机械工程及自动化技术的发展[J].科技创新与应用，2014（35）：116.
[2]刘世元.光伏组件工艺对隐裂的影响和改善[J].科技尚品，2017（9）：80