DOI:10.19911/j.1003-0417.tyn20240103.03 文章编号：1003-0417(2024)12-20-05
基于工艺流程视角的光伏组件生产质量管理优化研究
刘志力
( 上海应用技术大学，上海 200233)
摘 要：针对光伏组件生产过程中的质量管理问题，首先，基于工艺流程的角度对常见的光伏组件生产质量问题进行了介绍；其次分析了此类问题的产生原因；然后从光伏组件生产质量管理体系的优化和完善、技术创新和应用，以及培训与教育这 3 个方面提出了光伏组件生产质量管理的优化措施；最后，对未来的光伏组件生产质量管理方式进行了展望。通过优化措施的实施，有助于进一步提高光伏组件的生产质量和可靠性，满足市场需求并推动光伏产业发展。为了更好的面对未来的挑战，光伏组件生产质量管理要更加注重全球化和标准化，更好地应用数字化和智能化技术，提高生产效率和产品质量，实现智能制造和生产质量管理的数字化转型，推动光伏组件制造行业的可持续发展和生产质量管理的持续改进。
关键词：光伏组件；生产质量管理；光伏产业；光伏组件制造行业；优化措施；工艺流程
中图分类号：TM615 文献标志码：A
随着全球人口增长和经济发展，能源需求不断增加。传统的化石能源，比如：石油、煤炭等面临枯竭和环境污染问题，因此，发展可再生能源成为全球能源转型的重要方向。为此，中国发布了一系列的法规、政策，比如：《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源电价附加补助资金管理办法》和《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》等来推动可再生能源的发展。
太阳能是人类未来可依赖的环保、安全、可靠的可再生能源之一。其中，光伏发电作为太阳能的重要利用方式之一，凭借低污染、低能耗及低成本的“三低”优势得到国家大力扶持，是推动中国能源结构转型的主要动力 [1]。近年来，随着光伏发电技术不断进步，光伏组件的光电转换效率不断提高，成本不断降低，使光伏发电在经济性方面更有竞争力。但光伏组件在生产过程中的质量问题也逐渐凸显，光伏组件是光伏产业链的重要环节，其生产过程中的质量问题应引起足够重视。张力夫等 [2] 指出，晶体硅光伏组件生产过程中的常见问题包括隐裂、黑斑和机械损坏等；胡波 [3] 从人力和机械设备两方面对光伏组件在生产过程中产生隐裂的原因进行了分析，并给出了防治措施。本文针对光伏组件生产过程中的质量管理问题，首先，基于工艺流程对常见的光伏组件生产质量问题进行介绍；其次，对光伏组件生产质量问题的产生原因进行分析，并提出优化措施；最后，对未来的光伏组件生产质量管理方式进行展望。
1 常见的光伏组件生产质量问题
目前，大多数光伏企业在进行光伏组件生产时，通常采用以下流程：太阳电池检测→太阳电池正面焊接→检验→太阳电池背面串接→检验→光伏玻璃的清洗、切割、预处理、敷设→层压→去毛边→清洗→涂密封胶→装边框→清除余胶→焊接接线盒→高压测试→ I-V 测试→电致发光 (EL) 检测→外观检测。其中：EL 检测是对光伏组件内部太阳电池是否存在异常现象的检测，检测结果的准确性决定了光伏组件能否正常使用；外观检测是在光伏组件入库打包前的最后一道工序，主要是对光伏组件表面进行检验，查看光伏组件是否存在光伏玻璃划伤、太阳电池裂片、焊带偏移、太阳电池串偏移等问题。
以江苏省某光伏企业为例，虽然该企业认为其光伏组件在生产过程中的 I-V 测试、EL 检测、外观检测等关键流程均不存在问题，但光伏组件生产完成后仍会出现批量质量问题的情况，比如：批量光伏玻璃划伤、光伏玻璃表面脏污、太阳电池短路、黑片、太阳电池间距不良等，质量问题实物图如图 1 所示。
2 光伏组件生产质量问题的产生原因分析
光伏组件生产质量问题的产生原因大致可以归为以下 4 个方面：
1) 原材料质量问题。光伏组件生产过程中的原材料主要包括硅片、太阳电池、乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物 (EVA) 胶膜等。若这些原材料存在质量问题，比如：存在杂质、缺陷等，就会导致光伏组件的电性能下降，甚至光伏组件出现批量质量问题。
2) 生产工艺问题。光伏组件的生产工艺包括焊接、层压、测试等环节。若生产工艺控制不当，比如：焊接不牢固、层压不均匀等，就会导致光伏组件的结构不稳定，从而会出现漏电、开裂等问题。
3) 质量控制问题。光伏组件质量控制包括对原材料、生产工艺、设备等方面质量的监控。若质量控制不到位，就会导致光伏组件质量不稳定，甚至出现批量质量问题。
4) 工作人员操作问题。由于光伏组件生产过程中的大部分流程都需要现场工作人员操作完成，当工作人员技能不足、疏忽大意或缺乏责任心时，易导致出现光伏组件质量问题。
3 光伏组件生产质量管理的优化措施研究
下文从光伏组件生产质量管理体系的优化和完善、光伏组件生产质量管理的技术创新和应用，以及光伏组件生产质量管理的培训与教育这 3 个方面提出光伏组件生产质量管理的优化措施。
3.1 光伏组件生产质量管理体系的优化和完善
优化和完善光伏组件生产质量管理体系需要从多个方面入手，包括明确质量目标、强化原材料质量控制、优化生产工艺、加强设备的维护与更新、建立质量检验和追溯体系，以实现持续改进和创新等，下文进行具体分析。
1) 明确质量目标。光伏组件的生产质量目标主要包括其在性能、可靠性及寿命等方面的目标。这些目标应具有可衡量性，以便在光伏组件生产质量控制过程中进行评估和监控。
2) 强化原材料质量控制。确保光伏组件的原材料质量是提高产品质量的关键，企业可以通过建立严格的原材料采购标准和检验制度，将责任具体到个人，以此实现并强化对原材料的质量控制。
3) 优化生产工艺。生产工艺对光伏组件的质量会产生重要影响，企业可以通过建立奖励制度来激发相关人员的生产工艺创新意识，不断优化生产工艺，从而提高产品的生产效率和品质。比如：改进焊接工艺、优化层压过程等，均可以更好地保障光伏组件的结构稳定性和性能一致性。
4) 加强设备的维护与更新。生产设备是光伏组件生产时的重要工具，设备的运行状态会直接影响产品质量。企业可以根据设备种类，咨询相关专家并设置养护周期，安排专业人员负责设备的养护和更新工作，确保责任到人，以此确保设备始终处于良好运行状态。
5) 建立质量检验和追溯体系。生产企业应建立完善的质量检验和追溯体系，对每块光伏组件进行严格的质量检验和追溯。在光伏组件生产过程中的每个工艺流程节点由工作人员进行相关信息录入，以便记录每块光伏组件的生产信息和质量数据，确保问题可追溯，从而可以及时发现并解决问题，实现产品的可追溯性和可靠性。
6) 持续改进和创新。其是提高光伏组件质量的关键，企业可以打造一个员工互动平台，鼓励员工对光伏组件生产过程提出改进意见和建议。对于被采纳的意见和建议，给予提出者适当的奖励，从而可持续优化内部生产工艺和质量管理流程。同时，企业可以与相关企业联合举办交流分享会，以此加强行业内企业间的沟通与合作，引进先进的技术和管理经验，共同推动产品的创新和发展。
上述措施的实施，有助于进一步提高光伏组件的生产质量和可靠性，以满足市场需求并推动光伏产业发展。
3.2 光伏组件生产质量管理的技术创新和应用
下文从材料创新、设备改进，以及加大研发和创新投入这 3 个方面分析光伏组件生产质量管理的技术创新和应用。
1) 材料创新。研发和采用新型封装材料是提高光伏组件生产质量的重要途径。采用更高效、更耐久的封装材料可以提高光伏组件的发电效率和使用寿命。此外，还可以探索可回收和环保的封装材料，以降低废旧光伏组件对环境的影响。
2) 设备改进。采用更高效、精度更高的设备是提高光伏组件生产质量的重要手段。企业可以通过引入更高效、精度更高的切割和封装设备来提高光伏组件生产线的生产能力和品质控制；同时，也可以对现有设备进行改造和升级，以此提高设备的稳定性和精度，从而提高光伏组件生产质量。
3) 加大研发和创新投入。此方式是推动光伏组件生产质量管理技术创新和产品改进的重要途径。通过引入新的技术和工艺，可以不断提高光伏组件的性能和质量。此外，通过加强与科研机构的合作和交流，引进先进的技术和管理经验，从而可推动光伏组件生产过程中的创新。
3.3 光伏组件生产质量管理的培训与教育
下文从制定培训计划、持续教育、建立激励机制及建立反馈机制 4 个方面对光伏组件生产质量管理的培训与教育进行分析。
1) 培训计划。企业可以根据光伏组件生产质量管理的相关要求，结合员工的实际需求，制定详细的培训计划。培训计划应包括培训内容、培训方式、考核方式等。①培训内容。企业制定的培训内容应涉及光伏组件生产时的质量标准、生产工艺、设备操作方式、质量检验方法、生产质量管理体系等方面的内容。同时，还可以涵盖生产质量管理的基本理论和方法，比如：六西格玛(6σ)、精益生产等。②培训方式。可以采用多种培训方式，比如：集中授课、现场操作、案例分析等，企业可以根据实际情况选择合适的培训方式，确保员工能够充分理解和掌握相关知识。③考核方式。对员工进行考核是确保培训效果的重要手段，可以采用书面考试、实际操作等方式进行考核，以评估员工的学习成果和技能水平；对于考核优秀的员工应进行嘉奖。
2) 持续教育。生产质量管理是一个持续的过程，因此应该持续开展生产质量管理培训和教育。可以定期组织内部培训、外部培训、研讨会等活动，让员工不断学习和掌握新的生产质量管理理念和方法。
3) 建立激励机制。为了激发员工参与生产质量管理培训和教育的积极性，可以建立相应的激励机制。比如：可以将员工的培训成果与绩效考核挂钩，给予优秀员工一定的奖励和晋升机会。
4) 建立反馈机制。在培训和教育过程中，应建立反馈机制，及时收集员工的意见和建议，不断改进和优化培训的内容和方法。同时，也应及时总结和分享培训成果，促进员工之间的交流和学习，以便于更好地实现光伏组件生产质量管理。
4 展望
实施光伏组件生产质量管理对于提高光伏组件质量和降低生产成本具有重要意义。通过优化与完善光伏组件生产质量管理体系，持续进行技术创新，对工作人员进行持续的教育与培训，可以不断提高员工的生产质量意识和技能水平，为光伏组件生产质量管理提供有力支持。未来，随着光伏组件生产技术的不断进步和市场需求的变化，光伏组件生产质量管理将面临更多的挑战和机遇。为了更好的面对这些挑战，需要不断进行技术创新和产品改进，以提高光伏组件的性能和质量。此外，光伏组件生产质量管理要更加注重全球化和标准化，更好地应用数字化和智能化技术，提高生产效率和产品质量，实现智能制造和生产质量管理的数字化转型，推动光伏组件制造行业的可持续发展和生产质量管理的持续改进。
5 结论
本文首先基于工艺流程，介绍了常见的光伏组件生产质量问题；其次分析了此类问题的产生原因；然后从光伏组件生产质量管理体系的优化和完善、技术创新和应用，以及培训与教育这3 个方面提出了光伏组件生产质量管理的优化措施；最后，对未来的光伏组件生产质量管理方式进行了展望。通过优化措施的实施，有助于进一步提高光伏组件的生产质量和可靠性，满足市场需求并推动光伏产业发展。未来光伏组件生产质量管理要更加注重全球化和标准化，实现智能制造和质量管理的数字化转型，推动光伏组件制造行业的可持续发展和生产质量管理的持续改进。
[ 参考文献 ]
[1]丁嘉铖，孔德明，肖宸瑄，等 . 产业链视角下全球光伏产业贸易格局演变特征研究 [J]. 世界地理研究，2024，33(7)：1-17.
[2]张力夫，朱光辉，陈贶 . 光伏电站晶硅组件常见问题分析及优化管理建议 [J]. 有色冶金节能，2021，37(2)：51-54.
[3]胡波 . 关于光伏组件产生隐裂的原因及防治措施 [J]. 新疆有色金属，2024，47(5)：96-97.
