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Batteries & Energie solaire
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Fabrication des panneaux photovoltaïques

L'industrie des panneaux photovoltaïques a énormément évolué depuis ces 15 dernières années.
 
Une fois fabriquées, les cellules photovoltaïques doivent être assemblées pour former un panneau solaire (module solaire) photovoltaïque.

Nous vous présentons ici le processus de fabrication d'un panneau solaire chez un fournisseur chinois en 2008. Nous le comparerons à un fabricant français actuel de panneaux solaires SYSTOVI, où la fabrication est plus automatisée, mais les étapes restent identiques.

Soudure des cellules photovoltaïques

Soudure il y a 15 ans à la main

Soudure à la main
Les employés soudaient à la main les connexions sur la face avant de la cellule en utilisant une bande de cuivre étamée (avec une forte épaisseur d’étain). Cette bande doit être assez longue pour assurer la connexion des cellules entre elles.

Soudure industrielle

Soudure industrielle
Ici, tout est quasiment robotisé, les robots soudent les panneaux mais de façon bien plus rapide, plus uniforme et surtout plus économique. La robotisation de l'industrie permet de limiter les coûts de la main d'oeuvre, surtout bien plus chers dans les pays du nord.

Raccordement des plaques de cellules photovoltaïques

Raccordement des plaques de cellules il y a 15 ans à la main

Raccordement des plaques de cellules photovoltaïques à la main
Plaques d’EVA, film Tedlar et cellules raccordées en série par les bandes de cuivre étamées. Mise en série des cellules : L’autre bout de la bande de connexion est soudé à l’arrière de la cellule suivante.

Raccordement automatisé des plaques de cellues

Raccordement des plaques de cellules photovoltaïques de manière industrielle
En une seule et même étape le robot soude, raccorde les plaques, raccorde les colonnes et relie les interconnexions. On comprend donc pourquoi le prix du Watt est passé de 2 euros en 2008 à 30 centimes aujourd'hui.

Assemblage et raccordement

Assemblages des colonnes entre elles

Assemblage et raccordement des colonnes entre elles 1
Assemblage des colonnes de cellules entre elles. Utilisation d’une table miroir pour s’assurer d’un bon alignement.

Raccordements de ces colonnes

Assemblage et raccordement des colonnes entre elles 2
Raccordement de chaque colonne de cellules entre elles afin d’acheminer l’énergie générée par l’ensemble jusqu’au boitier de jonction.

Boitier de connexion des modules solaires

Mise en place du boitier du connexion il y a 15 ans

L’ensemble des cellules est raccordée à 3 bandes de cuivre ; elles permettent de transférer l’énergie produite par le module dans le boitier de jonction.

Mise en place du boitier du connexion actuellement

Surprenant !! La fabrication des panneaux solaires n'est pas complètement automatisée dans cette usine française. Les ouvriers posent et vissent le boitier avec la bonne vieille méthode : le tournevis.

Processus de lamination

Lamination il y a 15 ans

Lamination 1
Lamination 3
Processus de lamination qui a pour but d’enlever tout l’air du module et de réticuler l’EVA ; la température s’élève jusqu’à 150°C. On laisse ensuite refroidir le laminé quelques minutes.
 
L'EVA est un polymère thermoplastique utilisé comme agent encapsulant pour les panneaux solaires. Une fois chauffé, il forme une fine couche de colle hermétique autour des cellules. L’EVA empêche l’air et l’humidité d’atteindre la cellule tout en résistant longtemps aux radiations solaires.

Lamination chez SYSTOVI

Lamination 2
Refroidissement
En ce qui concerne le processus de lamination, il est identique. Il y a aussi la mise sous vide. Cet étape dure environ 15 minutes.
 
Le refroidissement des panneaux après lamination est accéléré grâce à l'utilisation de plusieurs ventilateurs.

Nettoyage des panneaux apres lamination et ruban adhésif

Nettoyage après lamination

Nettoyage
Nettoyage du laminé, il faut retirer les bouts d’EVA et de Tedlar qui ont fondu et coulé sur les extrémités du module.

Pose de ruban adhésif 

Pose du ruban adhésif
Mise en place d’un ruban adhésif spécial photovoltaïque (marque Lohmann) pour garantir l’étanchéité du laminé. 

Montage du cadre des panneaux solaires

Montage du cadre il y a 15 ans

Montage du cadre 1
Montage du cadre aluminium anodisé qui renforce la solidité du module avec un outil servant à insérer le cadre par force. Insertion du boitier de jonction derrière le module, avec du silicon noir.

Montage du cadre aujourd'hui

Montage du cadre 2
Le cadre est posé à la main. Seul le silicone noir est posé par des robots. 

Vecteurs de Tests

Tests à la main il y a 15 ans

Test à la main
Chaque module est flashé sous les conditions de test standard ( 1000 Watts à 25°C avec un spectre lumineux standardisé. Les résultats du test sont envoyés par ficher excel aux clients.

Tests et résultats automatisés

Tests informatiques
Les tests sont entièrement automatisés ce qui accélère considérablement la quantité de panneaux solaires testés et par conséquent la productivité.

Packaging

Packaging manuel

Package 1
Les modules sont emballés par 2 dans des cartons rigides.
Les palettes contiennent 24 cartons soit 48 modules.

Packaging manuel identique voire de plus grande envergure

Package 2
Le packaging est identique à celui d'il y a 15 ans.
Si les différentes étapes de production restent quasi identiques, la fabrication des panneaux solaires s'est beaucoup automatisée au fil des années. SYSTOVI reste un petit fabricant à l'échelle mondiale et sa production demeure semi-automatisée.
Les plus gros fabriquants de panneaux solaires au monde possèdent des usines entièrement robotisées. Vous trouverez ci-dessous une vidéo montrant une usine de l'entreprise TRINA SOLAR, le 3ème plus gros fabricant de panneaux photovoltaïques au monde avec 16 GW produits en 2022.

Quelques liens utiles

Panneau photovoltaique