太陽能光伏電池制造領(lǐng)域機(jī)械自動化技術(shù)研究

趙科巍，申開愉，呂　濤

（山西潞安太陽能科技有限責(zé)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(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉?，其開發(fā)受環(huán)境約束較小，因而技術(shù)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(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)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(shù)應(yīng)用概述

太陽能光伏電池制造對于技術(shù)的要求較高，自動化生產(chǎn)模式下參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確性、設(shè)備運(yùn)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(shè)備規(guī)模更加龐大，系統(tǒng)的復(fù)雜程度以及設(shè)備間的聯(lián)系緊密度隨之增加，也給機(jī)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(shù)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(dāng)前亟需解決的問題。當(dāng)前全球都面臨著能源危機(jī)，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(yīng)當(dāng)加強(qiáng)太陽能光伏電池機(jī)械自動化的研發(fā)，通過機(jī)械自動化水平的提高促進(jìn)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(lǐng)域機(jī)械自動化問題

2.1　自動化核心技術(shù)落后

近些年來我國光伏太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，促進(jìn)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(shè)備，但其自主核心技術(shù)的掌握程度不夠，一些關(guān)鍵性的自動化機(jī)械設(shè)備和技術(shù)必須要從國外引進(jìn)，提高了太陽能光伏電池的制造成本[1]。關(guān)鍵性自動化技術(shù)的缺少導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的自動化連接設(shè)計不合理，太陽能轉(zhuǎn)換效率和利用率無法得到提高，嚴(yán)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(shù)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(shè)備，生產(chǎn)系統(tǒng)中的絕大部分仍由人工完成，但設(shè)備間的組合、生產(chǎn)鏈設(shè)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(dǎo)致太陽能光伏電池制造容易出現(xiàn)銜接問題，進(jìn)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(jī)械自動化技術(shù)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(shù)應(yīng)用成本較高

機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)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(shè)備，建立自動化機(jī)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(jìn)專業(yè)的自動化技術(shù)人才來進(jìn)行設(shè)備的操控，且自動化生產(chǎn)體系設(shè)備間的聯(lián)系密切，一旦出現(xiàn)問題很可能會導(dǎo)致整個太陽能光伏生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度，設(shè)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(lǐng)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(shù)

核心技術(shù)掌握情況直接關(guān)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(shù)水平較低的現(xiàn)狀，需要提高人才培養(yǎng)和技術(shù)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(jī)械自動化技術(shù)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(yīng)用于光伏電池制造中。此外太陽能光伏電池對于自動化機(jī)械設(shè)備的要求較高，需要嚴(yán)格控制組件的規(guī)格和安裝的步驟，避免原料的浪費(fèi)。機(jī)械自動化技術(shù)的引進(jìn)降低了人為誤差的出現(xiàn)，將其他領(lǐng)域的科技與太陽能光伏電池制造機(jī)械自動化進(jìn)行結(jié)合，提高核心技術(shù)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(lǐng)域自動化技術(shù)

機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)中，當(dāng)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(shù)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(yīng)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(shù)的應(yīng)用可以顯著提高電池的生產(chǎn)效率。盡管目前該項技術(shù)在我國的應(yīng)用還比較少，但其未來的發(fā)展?jié)摿κ志薮?。將印刷技術(shù)與太陽能能源進(jìn)行結(jié)合，加之機(jī)械自動化設(shè)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(qiáng)度的同時也可以節(jié)約成本，加快生產(chǎn)進(jìn)度。

3.3　降低太陽能光伏電池制造機(jī)械自動化的成本

成本問題是阻礙機(jī)械自動化在太陽能光伏電池制造領(lǐng)域中普遍應(yīng)用的重要因素，在科技進(jìn)步的影響下太陽能光伏電池的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，建筑、新能源汽車制造以及電子設(shè)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(jī)械自動化應(yīng)用成本過高使得很多企業(yè)望而卻步，因此必須要對機(jī)械自動化的成本進(jìn)行控制。設(shè)備是機(jī)械自動化技術(shù)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(jìn)行自動化機(jī)械設(shè)備的購置，避免設(shè)備閑置導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。此外設(shè)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(shè)備維護(hù)和檢修方案，盡可能避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)受阻，確保自動化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4　結(jié)語

目前，我國太陽能光伏電池領(lǐng)域中的機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用仍存在諸多不足，為了緩解我國能源緊張的形勢，促進(jìn)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(shè)備轉(zhuǎn)變管理模式，促進(jìn)太陽能光伏電池制造能力和企業(yè)核心競爭力的提高。機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高太陽能的有效利用率，機(jī)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(shù)創(chuàng)新推動晶體硅太陽能電池智慧生產(chǎn)線建設(shè)[J].電子工業(yè)專用設(shè)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(yùn)行優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動化，2015（12）：112-113.