HIT 太陽能電池的自動化產業探析

王 淳

（中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

為了和諧的生態環境，近年來人們一直致力于開發新型環保能源代替現有的能源。目前的能源發展趨勢（詳見圖1）：從能源結構角度看，煤炭、石油占比逐漸下降，天然氣低速增長，非化石能源快速增長，到2040 年非化石能源占比可能達到25%；可再生能源中，水電、核電幾乎不增長，以光伏、風電等為主的可再生能源快速增長，到2040 年有望達到15%左右；從發電結構看，光伏占比約1.8%左右，國際能源總署預計到2050 年光伏裝機占全球發電裝機27%，光伏可能成為第一大電力來源。

1 中國能源產業現狀

國家能源局2018 年的各項統計數據顯示：2018年發電量6.99 萬億kWh，同比增長8.4%；2018 年光伏發電1 775 億kWh，同比增長50%，占比達到2.5%；光伏產業預計未來每年綜合增長率高于25%，中國光伏新增裝機容量連續6 年位居全球第一，中國的太陽電池產能占全球市場的70%以上，仍需發展有競爭力的前沿技術。中國過去的光伏發展主要依靠成本優勢，2018 年的“531”后估計以平價上網為目標，高效、高增益技術將會是主要發展方向。

目前的太陽能電池以HIT 為主流方向進行深度研發，HIT 是本征薄層的異質結Heterojunction with Intrinsic Thinfilm 太陽能電池，因其具有高穩定性、較低的功率溫度系數、雙面發電等優勢，被各大太陽能電池生產商列為主要研發方向。

圖1 國際能源發展趨勢

2 HIT 雙面電池結構及工藝（見圖2、圖3）

圖2 HIT 電池結構

圖3 HIT 工藝流程

CVD（化學氣相沉積）。化學氣相沉積指把含有構成薄膜元素的氣態反應劑或液態反應劑的蒸氣及反應所需其他氣體引入反應室，在襯底表面發生化學反應生成薄膜的過程。

PVD（物理氣相沉積）。物理氣相沉積，是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在基體上的薄膜制備技術。

絲網印刷。在硅片的正面和背面制造非常精細的電路，將光生電子導出電池。

制絨清洗。CVD 絲網印刷制絨清洗PVD 將特定晶向的單晶硅片放入堿溶液中腐蝕，即可在硅片表面產生出許多細小的金字塔狀外觀。

3 HIT 產業鏈設備

因HIT 較之前的太陽能電池生產工藝不同，故催生新的設備需求，一直以來我國在工藝設備方面處于弱勢，進口設備受制于人且價格居高不下，而HIT 的推動，對于一直處于劣勢的國產設備就有了彎道超車的機會。要具備大規模量產，實現生產產品質量穩定，且要求人工成本低，就需要生產車間的自動化，無人化。目前的自動化設備生產商較少，因而此時進行布局研發，便搶占先機（見表1）。上市公司：捷佳偉創、邁為股份、羅博特科等都在布局；非上市企業：捷造、科隆威以及其他少數企業在奮力研發。

人力為主的生產模式已經過去，實現大規模生產再也不是靠人力堆積而成的事了，隨著國家智能制造政策的推動，“黑燈”工廠開始遍布各行各業。太陽能電池生產這樣體量龐大的生產線需要按產能，且高度自動化布局。不同的工藝設備通過自動化連接實現無人、高效可控。從需求可見（如圖4 所示），自動化設備的配套是有巨大市場需求的，而自動化設備的研發要實現工藝要求，還要與整個產線的產能配套。這需要具備機械結構設計、電氣控制設計，以及生產安裝的全能化自動設備生產商研發。

4 PVD 自動生產線

PVD 自動生產線是與PVD 配套的自動化設備，實現了硅片從PECVD 出來后進入到PVD，再經過PVD 濺射之后到絲網印刷的生產環節，該設備完成了花籃自動傳輸更換，硅片自動布片、翻片、收集。布片精度高，速度快，穩定性強（見圖5）。

圖5 PVD 自動生產線流程

目前PVD 工藝已經成熟，國產設備商也已掌握核心技術，效率更高的RPD 設備也進入生產試驗階段。與之相連的自動化設備急需研發。

HIT 太陽能電池作為新的生產工藝替代原有的太陽能電池工藝，因其較高的轉化率和成熟的生產工藝，必將帶來新的產業機會，而對于產業鏈中自動化設備的研發來說，進入了嶄新的產業布局。