EoW November 2013

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Articolo tecnico
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Il nastro fotovoltaico è un componente
chiave del pannello solare ed è un fattore
importante che determina l’efficienza e
la durata dei pannelli. L’elevata efficienza
e durata del pannello solare si possono
ottenere solamente con un nastro
fotovoltaico di buona qualità installato
correttamente nel pannello solare. Un
nastro fotovoltaico di buona qualità può
inoltre migliorare l’efficienza di produzione
del pannello e di conseguenza ridurre la
percentuale di scarti.
Per garantire un’elevata produttività del
processo di connessione fra celle solari
(ovvero il processo di collegamento
in serie noto anche come stringing) è
necessario utilizzare un nastro di buona
qualità, diritto, morbido e saldato
correttamente. Inoltre bisogna assicurare
un posizionamento accurato del nastro
fotovoltaico durante il processo di
stringing/tabbing. Un nastro di connes-
sione di buona qualità consentirà di
ridurre inevitabilmente i tempi morti della
saldatrice di celle fotovoltaiche (stringer) e
la percentuale di scarti. Gli attuali stringer
ad alta velocità richiedono specifiche di
nastro molto esigenti.
Le tre tendenze chiave per quanto
riguarda le specifiche per nastro
fotovoltaico includono:
• Tolleranze sempre più strette
di spessore di saldatura e di
rettilineità del nastro richieste dagli
equipaggiamenti di connessione
delle celle ad alto rendimento
completamente automatizzate di
nuova generazione
• Limiti di elasticità del nastro più bassi
(Rp0,2%) necessari per celle solari
sempre più sottili
• Nuove strutture di pannelli che
utilizzano tre nastri di connessione per
cella anziché due, data la crescente
richiesta di nastri più piccoli (più stretti
e più spessi). Ciò comporta, a sua volta,
un aumento della capacità delle linee
di stagnatura di precisione per nastri di
connessione di dimensioni ridotte
Specifiche e requisiti
del nastro fotovoltaico
Il conduttore o materiale di base del nastro
fotovoltaico è il rame ad alta conduttività
e purezza. Generalmente, il rame che si
utilizza nei nastri fotovoltaici è il rame ETP,
“DIP Form” o rame senza ossigeno (OFC:
CD-110, CD-101, CD-102).
Il filo di rame viene laminato in un
laminatoio per produrre nastri di rame
che vengono successivamente stagnati/
saldati in una linea di stagnatura per la
produzione di nastro fotovoltaico.
Alcuni produttori utilizzano un processo
alternativo di taglio di strisce di rame per
produrre nastri di rame che generalmente
sono di qualità inferiore.
La gamma di dimensioni di nastri di rame
nudi (materiale di alimentazione della
linea di stagnatura) è la seguente:
• Barre collettrici fotovoltaiche: larghezza
[3-6mm] x spessore [0,2-0,5mm]
• Nastri di connessione: larghezza
[1-3mm] x spessore [0,08-0,2mm]
Le tolleranze per il nastro di rame
variano da produttore a produttore.
Esse dipendono principalmente dal
tipo di laminatoi utilizzati, dalla qualità
del materiale di alimentazione e dal
know-how del fabbricante.
Le tolleranze tipiche per i produttori con
buone capacità di laminazione sono:
• Tolleranza di ampiezza: ±8±15 micron
• Tolleranza di spessore: ±8±13 micron
Le proprietà meccaniche del nastro
fotovoltaico che richiedono normalmente
i fabbricanti di pannelli sono:
• Resistenza alla trazione: <250 MPa
• Allungamento: >20%
• Centinatura: <0,5% [5mm su un
campione di 1m di lunghezza]
• Limite di elasticità (Rp0,2%)
• Rigido/semirigido >120MPa
• Morbido <80MPa
• Supermorbido <65MPa
La rettilineità del nastro fotovoltaico,
nota anche come centinatura; si misura in
termini di millimetri di deviazione da una
linea retta in un campione di un metro di
lunghezza. Il livello massimo di centinatura
è determinato dal processo di stringing e
varia generalmente fra <8 e <5mm/m.
La composizione delle leghe di saldatura
utilizzate in un nastro fotovoltaico può
variare. Essa dipende dalla tecnica
di stringing o di saldatura delle celle
utilizzata dal fabbricante di pannelli
per le norme locali in materia di salute
e di sicurezza per quanto riguarda la
fabbricazione degli stessi. Le composizioni
delle leghe di saldatura tradizionali sono le
seguenti:
• Lega di saldatura senza piombo: Sn
100
• Lega di saldatura con piombo: SnPb
60/40
• Lega di saldatura contenente argento:
SnAg 96,5/3,5; SnAgCu 96,5/3,0/0,5
• Lega di saldatura contenente piombo
e argento: SnPbAg 62/36/2
• Lega di saldatura a bassa temperatura:
BiSn 57/43; BiSnAg 57,7/42/0,3
Lo spessore del rivestimento di saldatura
varia da 10 a 40 micron con tolleranze
fra ±10% e ±30%. Lo spessore del
rivestimento di saldatura più comune è 20
micron ±4 micron.
Esistono tre tipi di tecniche per misurare lo
spessore del rivestimento di saldatura:
• Raggi X: misurazione fuori linea
utilizzata per misurare lo spessore di
un lato
• Micrometro manuale: misurazione
fuori linea per misurare lo spessore
totale di due lati del rivestimento
• Laser: misurazione in linea che si può
installare nella linea di stagnatura per
misurare lo spessore totale dei due lati
del rivestimento durante la produzione
di nastri fotovoltaici
Il nastro fotovoltaico viene anche
controllato visivamente o con un
microscopio per esaminare la qualità del
rivestimento che non dovrebbe presentare
difetti come macchie, residui, sbavature,
incisioni, decolorazione, rame nudo visibile
attraverso il rivestimento di saldatura,
piccoli fori e altri tipi di difetti meccanici.
La maggior parte delle specifiche e delle
tecniche di misurazione sopra citate
è specificata nelle norme per nastri
fotovoltaici presentate nell’agosto 2011,
disponibili sul sito web
Queste comprendono:
• SEMI PV18-0811: guida per specificare
un nastro di connessione fotovoltaico
• SEMI PV19-0811: guida per collaudare
le caratteristiche di un nastro di
connessione fotovoltaico
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▲ Figura 2: Pannello solare con nastri interconnessi
saldati su celle e barra collettrice attorno al
perimetro del pannello
▼ ▼ Figura 3: Sezione trasversale di un nastro di rame stagnato per immersione in bagno caldo tradizionale