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　　隨著全球氣候變化的加劇，碳減排成了全球關注的焦點。對此，中國政府提出“3060碳達峰、碳中和”的重要目標，計劃在2030年之前實現二氧化碳排放的峰值，在這之后碳排放將逐漸下降，另一方面中國承諾2060年實現凈零排放，中國將在生產和能源消耗方面采取措施，不對全球氣候產生額外的影響。

　　確立目標后，中國加快推動“碳達峰、碳中和”，致力于實施可再生能源替代，加快推進綠色低碳轉型，因此大家把目光鎖定到了光伏、鋰電等新能源行業。

　　2018年之前受補貼政策驅動，中國光伏裝機量大幅增長，引領全球裝機進入100GW量級，MIR預計，至2025年全球光伏新增裝機量將超300GW(圖1)。

圖1 2015-2025年全球新增及累計光伏裝機量統計及預測情況/GW

圖2 2017-2025年全球動力電池新增裝機量/GWh

　　據韓國研究機構SNE Research統計：2022年全球動力電池裝機量約為518GWh，同比上漲72.1%，2017-2022復合年增長率為54%，此外SNE Research還進一步預測了2023年全球動力電池裝機量預計將達到749GWh(圖2)。

　　光伏、鋰電新增裝機量的迅速增長主要部分還要歸功于成本的大幅下降。

　　根據公開信息整理，近10年間，全球公用事業級光伏電站的加權平均平準化發電成本(LCOE)下降了89%，從0.445美元/kWh下降到0.049美元/kWh，2022年，同比下降3%，而這場變革的核心正是機器人產業滲透，推動產業智能化、數字化，走向了“降本增效、提升光電轉換效率”的主干道。

　　1 “布局光伏產業數字化“以機器人為核心 ，打造光伏產業智能工廠

　　2020-2023年，光伏市場進入擴張期。在“雙碳”政策驅動下迎來了發展高峰，技術的成熟以及新技術的發展給機器人帶來了更多的應用機會(圖3)。

　　在光伏電池、組件制造環節中， PECVD鍍膜、串焊作為整個生產線的核心工藝，會直接影響太陽能電池的性能、效率及可靠性，對環節技術、精度要求非常高，無論是對產品的高質量、高速度、高精度、均勻性、創新性、環保性，都存在著難以跨越的以下幾個難點。

圖3 2017年~2023E中國光伏行業機器人銷量推移(單位：臺;%)

　　(注：機器人市場規模包含光伏硅片、逆變器、玻璃、電池片、組件、支架使用的機器人)

　　(1)電池端

　　PERC電池效率已經接近理論極限，N型電池片TOPCon因與PERC產線具有兼容性，作為PERC的有效替代，2022年以后加快產能擴張，給機器人應用帶來了更多機會，插片應用機器人需求隨之大幅增長(圖4)。

圖4 2022年中國光伏插片機器人市場格局(單位：臺)

　　目前插片應用機器人市場相對集中，特別是PECVD插片，因對機器人性能要求較高，目前主要被外資品牌主導，內資廠商也在積極布局。外資廠商以史陶比爾TX2-90系列機器人最受好評，憑借產品的高精度、高速度、高穩定性和低維修保養需求，獲得終端客戶的普遍認可。

　　(2)組件端

　　2019年以來，隨著半片、三分之一片等多分片電池逐步成為市場主流，串焊加工的生產負荷翻倍提升，高速多分片串焊機逐漸開始替代傳統的整片串焊機，高速SCARA機器人的需求大幅增加(圖5)。

圖5 2022年中國光伏串焊市場格局(單位：臺)

　　史陶比爾憑借TS2-60和TS2-40高速SCARA機器人，在串焊機上下料的應用上，以最高的產能、擺片精度與高耐久性，獲得了終端客戶的廣泛好評。

　　不論是在PECVD還是串焊的工藝中，看似簡單的 “插片”和“電池搬運”動作，對于機器人來說，其實面臨著諸多挑戰：

　　l 硅片尺寸越來越大，越來越薄，更易碎裂與劃傷，為了提升良率，需要更精準的定位精度和長期穩定性;

　　l 單位時間產能要求越來越高，需要更高的生產效率能夠有效地降低成本;

　　l 產線布局緊湊、設備內部運動空間受限，需要小巧的底座與靈活的姿態;

　　l 需要長期可靠的剛性與耐久度，以減少停機維修保養的損失。

　　以史陶比爾用于插片應用的TX2-90L 六軸機器人和用于串焊應用的TS2-40/60 SCARA機器人為例， 這些產品均采用了史陶比爾專利的高性能JCS減速器，六軸機器人還采用了JCM集成馬達技術，給客戶帶來了多方面的收益：

　　l 高產能：用于PECVD工藝石墨舟高速插片單機產能可超過單機9000片/小時;用于串焊單抓搬片雙機產能可達9000片/小時;

　　l 高精度：大幅減少碎片、劃傷與露白的概率;

　　l 高穩定性：長期使用精度穩定，點位不偏移，可大幅減少設備校準與維護的工作量。

　　2 數字化鋰電池 智能化鋰電

　　除了光伏行業之外，鋰電池作為一種儲能技術，可以幫助平穩供應電力，降低能源波動對電網的影響，從而促進可再生能源更廣泛的應用，因而也是雙碳目標下另一主要目標領域。

　　近幾年，動力電池頭部企業紛紛加速大規模擴產，鋰電池行業正在向“TWh”邁進。高性能、高質量、高效率是支撐鋰電池行業向高端產業邁進的核心動力。如何解決行業供應鏈高端可控的“痛點”呢?那就是——實施數字化戰略，建立智能鋰電池工廠。

　　2022年，鋰電池機器人呈高速增長趨勢，雖然消費電池市場疲軟，但由于動力電池和儲能電池加速擴產，因而拉動機器人市場需求增長。大規模擴產即對生產線的效率和質量有著更高效率的要求，MIR預計2023-2024年鋰電池行業將以動力電池和儲能電池行業的機器人導入為主，帶動鋰電池市場的機器人使用量長期增長(圖6)。

　　機器人技術迭代非?？?，這些機器人在生產工藝中發揮著關鍵的作用，特別是在鋰電池電芯制造核心工藝的疊片工藝方面。

圖6 中國鋰電池行業機器人應用情況推移及預測(單位：臺)

　　在電池生產工序中，疊片是一個非常重要的步驟。疊片即將正極材料、負極材料和電解質等層疊在一起，以構成電池的電化學結構，疊片過程需要確保各個層之間的均勻性和緊密性，以保證電池的性能穩定，不良的疊片可能會導致電池內部的不均勻分布，增加內阻，降低能量密度，甚至引發安全問題，這一步驟的質量和精確性對電池性能和壽命都有重大影響。

　　制芯工藝中，卷繞工藝更成熟、生產效率更高，為當前動力電池主流制芯工藝，疊片工藝受制于生產效率和產品質量控制等因素，目前主要在方型和軟包電池領域小規模應用。

　　卷繞工藝及疊片工藝兩種疊片方式均采用“Z”字形式疊片，但卷繞工藝比機器人式疊片結構復雜，多糾偏、轉運機械手等組件，且占地面積也較大，卷繞工藝疊臺固定，隔膜擺動，機器人式疊片則相反。雖然直卷繞工藝發展時間更長，更成熟，但隨著新能源行業的發展，機器人疊片工藝憑借穩定的結構、小體積、結構布局簡單緊湊、調試簡單等優勢獲得更大的競爭力而成為后起之秀。長期來看，在電池高安全性能、高能量密度的趨勢下，疊片工藝是大勢所趨，蜂巢能源、BYD、LG化學、三星SDI、松下等電池巨頭都將疊片技術納入下一階段布局目標。

圖7 2022年疊片機器人應用情況

　　2022年疊片市場機器人出貨量超過1000臺，其中史陶比爾占據市場超95%的占比(圖7)，牢牢抓住市場機遇。史陶比爾首創全封閉式TS2系列SCARA機器人，用于切疊一體機方案中電池片搬運場景，與業內頭部客戶深入綁定。TS2系列SCARA機器人配備專利JCS驅動技術，擁有超快速度以及高重復定位精度，開放的uniVAL Drive 同步運動控制技術，可實現疊片臺上的機器人、夾具及外部設備的一體化運動，顯著提高疊片效率，且機器人兼容性高，穩定性好，調試簡單，節拍可滿足市面上絕大部分客戶的需求。

　　設取極片位置到疊臺距離600mm為例，對比分析，相同傳輸距離條件下，機器人疊片方案效率更高，用時更少。從機器人的穩定性方面，空間布局方面，優點都尤為突出。

　　此外，史陶比爾機器人事業部執行總裁Christophe Coulongeat還表示，史陶比爾非常重視中國市場發展機遇，在與中方合作伙伴深入合作的同時，將持續加大在華投資，推進本地化進程與創新能力，在食品、制藥、醫療、光伏和半導體、汽車、金屬、激光等領域為客戶提供卓越的產品和解決方案，為每一個應用提供最佳選擇。

　　3 結語

　　總的來說，機器人技術已成為新能源行業智能化與數字化進程的核心路線，早期布局新能源，更有利于與新能源公司建立緊密的聯系，也可以在市場上占據一席之地，建立品牌聲譽和市場份額，隨著行業的成熟，獲得更多的競爭優勢，實現長期的商業成功。