太陽能光伏電池制造領域機械自動化技術研究

趙科巍，申開愉，呂　濤

（山西潞安太陽能科技有限責任公司，山西　長治　046000）

引言

太陽能的開發(fā)利用可以有效緩解世界能源緊張的問題，且相較于風能、地熱能等可再生能源，其開發(fā)受環(huán)境約束較小，因而技術發(fā)展也最為迅速。太陽能光伏電池制造為太陽能開發(fā)的重要形式，將現(xiàn)代化的機械自動化技術應用于該行業(yè)可以切實提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，自動化的生產(chǎn)線也是太陽能光伏電池發(fā)展的重要趨勢。

1　太陽能光伏電池制造自動化技術應用概述

太陽能光伏電池制造對于技術的要求較高，自動化生產(chǎn)模式下參數(shù)設置準確性、設備運行穩(wěn)定性以及智能化水平都會直接影響到太陽能光伏電池生產(chǎn)質(zhì)量和效率。目前太陽能光伏電池制造設備規(guī)模更加龐大，系統(tǒng)的復雜程度以及設備間的聯(lián)系緊密度隨之增加，也給機械自動化和智能化水平提出了新的要求。目前，我國仍處于太陽能光伏電池制造的起步階段，自動化的制造技術以及生產(chǎn)模式等方面都存在不足，太陽能資源的開采、轉(zhuǎn)換、生產(chǎn)成本控制以及光伏電池制造自動化的實現(xiàn)都是當前亟需解決的問題。當前全球都面臨著能源危機，世界各國都加快太陽能光伏電池制造自動化的探索，我國也應當加強太陽能光伏電池機械自動化的研發(fā)，通過機械自動化水平的提高促進我國太陽能光伏電池制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2　太陽能光伏電池制造領域機械自動化問題

2.1　自動化核心技術落后

近些年來我國光伏太陽能電池生產(chǎn)技術水平不斷提高，促進了我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽能光伏電池組件制造已經(jīng)引入了全自動化或半自動化的設備，但其自主核心技術的掌握程度不夠，一些關鍵性的自動化機械設備和技術必須要從國外引進，提高了太陽能光伏電池的制造成本[1]。關鍵性自動化技術的缺少導致機械設備的自動化連接設計不合理，太陽能轉(zhuǎn)換效率和利用率無法得到提高，嚴重制約了我國太陽能光伏電池制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2　自動化技術普遍程度較低

我國的太陽能光伏電池制造企業(yè)建成完善的自動化生產(chǎn)鏈寥寥無幾，很多企業(yè)只是單純地引入了個別太陽能光伏電池制造設備，生產(chǎn)系統(tǒng)中的絕大部分仍由人工完成，但設備間的組合、生產(chǎn)鏈設計等方面都存在明顯欠缺。由于缺乏完整的自動化生產(chǎn)體系導致太陽能光伏電池制造容易出現(xiàn)銜接問題，進而影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，使太陽能資源的利用率無法得到有效提高，因此必須加快機械自動化技術的推廣，構(gòu)建自動化控制生產(chǎn)的太陽能光伏電池制造體系。

2.3　自動化技術應用成本較高

機械自動化技術的應用可以有效提高太陽能光伏電池的生產(chǎn)效率與太陽能轉(zhuǎn)換質(zhì)量，但是購置自動化設備，建立自動化機械電池制造模式勢必會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。于此同時企業(yè)還需引進專業(yè)的自動化技術人才來進行設備的操控，且自動化生產(chǎn)體系設備間的聯(lián)系密切，一旦出現(xiàn)問題很可能會導致整個太陽能光伏生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓，嚴重影響生產(chǎn)進度，設備的故障處理也需付出巨大的時間成本和資金成本。

3　太陽能光伏電池制造領域自動化問題解決途徑

3.1　提高自動化太陽能光伏電池制造核心技術

核心技術掌握情況直接關系到太陽能光伏電池制造產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。針對我國太陽能光伏電池自動化核心技術水平較低的現(xiàn)狀，需要提高人才培養(yǎng)和技術研發(fā)的投入力度[2]。下頁圖1為德國太陽能光伏電池制造流水線，機械自動化技術得到了充分利用，生產(chǎn)效率和太陽能光伏電池的質(zhì)量也得到了有效保障。太陽能自動跟蹤系統(tǒng)可以最大程度地吸收更多的太陽能資源，并將其應用于光伏電池制造中。此外太陽能光伏電池對于自動化機械設備的要求較高，需要嚴格控制組件的規(guī)格和安裝的步驟，避免原料的浪費。機械自動化技術的引進降低了人為誤差的出現(xiàn)，將其他領域的科技與太陽能光伏電池制造機械自動化進行結(jié)合，提高核心技術的適用性。

圖1　太陽能光伏電池自動化生產(chǎn)流水線

3.2　普及太陽能光伏電池制造領域自動化技術

機械自動化技術應用的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)中，當前社會對于太陽能光伏電池的需求量不斷攀升，但是由于自動化技術普及局限性的存在使我國太陽能光伏電池的生產(chǎn)能力并沒有得到應有的提升。太陽能光伏電池是將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電再儲存在電池中，全自動絲網(wǎng)印刷技術的應用可以顯著提高電池的生產(chǎn)效率。盡管目前該項技術在我國的應用還比較少，但其未來的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆⒂∷⒓夹g與太陽能能源進行結(jié)合，加之機械自動化設備的輔助，可以有效控制印刷的耗時。因此必須要在太陽能光伏電池制造中普及自動化，降低人員工作強度的同時也可以節(jié)約成本，加快生產(chǎn)進度。

3.3　降低太陽能光伏電池制造機械自動化的成本

成本問題是阻礙機械自動化在太陽能光伏電池制造領域中普遍應用的重要因素，在科技進步的影響下太陽能光伏電池的應用領域日趨廣泛，建筑、新能源汽車制造以及電子設備等都可以看到太陽能光伏電池的身影。但在太陽能的轉(zhuǎn)換上仍存在一定的欠缺，機械自動化應用成本過高使得很多企業(yè)望而卻步，因此必須要對機械自動化的成本進行控制。設備是機械自動化技術得以實現(xiàn)的根本支撐，企業(yè)要根據(jù)自身的生產(chǎn)規(guī)模和太陽能光伏電池的制造需求進行自動化機械設備的購置，避免設備閑置導致的資源浪費。此外設備的故障維修會造成成本的增加，太陽能光伏電池制造企業(yè)需要制定完善的設備維護和檢修方案，盡可能避免因設備故障導致的生產(chǎn)受阻，確保自動化設備運行的穩(wěn)定性。

4　結(jié)語

目前，我國太陽能光伏電池領域中的機械自動化技術應用仍存在諸多不足，為了緩解我國能源緊張的形勢，促進新能源行業(yè)的發(fā)展，太陽能光伏電池生產(chǎn)企業(yè)需加大研究投入力度，更新生產(chǎn)設備轉(zhuǎn)變管理模式，促進太陽能光伏電池制造能力和企業(yè)核心競爭力的提高。機械自動化技術的應用可以有效提高太陽能的有效利用率，機械自動化制造也將成為太陽能光伏電池未來發(fā)展的必然趨勢。

[1]謝建國.以技術創(chuàng)新推動晶體硅太陽能電池智慧生產(chǎn)線建設[J].電子工業(yè)專用設備，2015（9）：82-83.

[2]劉星月.太陽能綜合利用的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)控制策略和運行優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動化，2015（12）：112-113.