利用太陽能電池發(fā)電的普及程度在過去十年間大幅提高。

在電網(wǎng)智能化、發(fā)電方式多元化以及能源消費(fèi)個(gè)體參與程度最大化等方面，太陽能技術(shù)的應(yīng)用都將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。大規(guī)模太陽能發(fā)電將變得越來越普遍，如今每千瓦電價(jià)已經(jīng)與傳統(tǒng)能源(如核能和天然氣)不相上下。

光伏裝備制造

由于光伏制造行業(yè)具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，全自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)非常普遍。標(biāo)準(zhǔn)單晶光伏電池以摻磷硅(Si)為基體(吸收體)，表面具有摻氮薄層和防反射涂層。n型和p型半導(dǎo)體之間的勢(shì)壘稱為p-n結(jié)，允許在對(duì)側(cè)聚積電子和正穴(正電荷)，而不會(huì)重新復(fù)合。

當(dāng)光線照射到光伏電池上時(shí)，電荷因吸收光子能量而逃逸并流向電池電極，產(chǎn)生開路電壓。多塊電池集成在一個(gè)太陽能模塊中，隨后一個(gè)模塊又與其他模塊聯(lián)接，由此產(chǎn)生大量電能。

太陽能電池模塊的組成部分

太陽能電池板基本制造流程概括如下：

●硅片制備

●表面織構(gòu)(降低反射率)

●p-n結(jié)形成(濕化學(xué)工藝)

●氧化物蝕刻(去除不需要的表層)

●防反射涂層

●金屬接觸曬印(絲網(wǎng)印刷)

●金屬接觸熱處理(燒結(jié))

●邊緣隔離(激光燒蝕)

●測(cè)試與分類

每一制造環(huán)節(jié)以及期間的所有處理步驟均需用到運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，最具挑戰(zhàn)性的工藝環(huán)節(jié)則是精確沉積金屬接觸層。銀和鋁漿利用絲網(wǎng)印刷工藝噴涂在每個(gè)硅晶片的正面和背面。光伏電池的向陽面印有一系列寬度約為100微米的精細(xì)接觸指，間距為2mm，并覆蓋有兩或三條垂直母線。電池背陽面在金屬化區(qū)域具有一組對(duì)應(yīng)的母線。正反面母線的主要功能是收集電流，并與導(dǎo)電電極進(jìn)行機(jī)械接觸。

晶片絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)要求

當(dāng)前，單晶光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率接近20%，硅單結(jié)電池的最大理論極限效率約為29%。轉(zhuǎn)換效率的提高可降低每千瓦時(shí)的發(fā)電成本，并減少太陽能發(fā)電裝置的物理尺寸，因此制造商一直不斷致力于改進(jìn)制造工藝以提高效率。

典型的硅太陽能電池生產(chǎn)流程需要完成多次絲網(wǎng)印刷操作。為提高轉(zhuǎn)換效率，必須在不降低導(dǎo)電性的前提下盡可能精細(xì)印刷電池正面的接觸線，這需以極高精度和重復(fù)性完成多層疊加印刷。

通過使接觸線變得更細(xì)更厚，可使更多電池面積參與太陽能轉(zhuǎn)換。例如，將接觸指的線寬從120μm縮減至70μm，同時(shí)將厚度提升一倍，轉(zhuǎn)換效率可潛在增加0.5%。另一項(xiàng)提高電池性能的技術(shù)是使用選擇性發(fā)射極—即對(duì)太陽能電池的硅晶片進(jìn)行差異化摻雜處理。通過在金屬觸指正下方的區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s，而僅在其他區(qū)域進(jìn)行輕摻雜，提高光線的短波響應(yīng)，從而提高電池轉(zhuǎn)換效率。

減少金屬接觸指線寬可提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率

(1-金屬接觸指，2-摻雜邊緣，3-基體)

每個(gè)金屬接觸指下方較大的摻氮區(qū)域

(1-選擇性發(fā)射極摻氮區(qū)域)

目前有多種技術(shù)可用于制造選擇性發(fā)射極，大部分都涉及各印刷層的高精度對(duì)準(zhǔn)和沉積。由于后續(xù)印刷層必須精確置于前一層之上，絲網(wǎng)對(duì)準(zhǔn)精度是確保多層印刷觸指質(zhì)量優(yōu)良最為重要的指標(biāo)。配有高分辨率攝像頭的先進(jìn)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)如今已能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)±10μm的對(duì)準(zhǔn)精度。高精度位置編碼器，如雷尼紹RESOLUTE?絕對(duì)式光柵系統(tǒng)，是提高印刷絲網(wǎng)重疊精度和控制性能的關(guān)鍵。RESOLUTE光柵的工作速度高達(dá)100m/s，分辨率可達(dá)1nm，周期誤差低至±40nm。

太陽能在未來數(shù)十年內(nèi)很可能成為人類最主要的電力來源。

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)可應(yīng)用到光伏電池制造流程的所有階段，對(duì)于高精度絲網(wǎng)印刷工藝而言尤為重要。雷尼紹在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)以及種類豐富的光柵產(chǎn)品系列可為OEM廠商與最終用戶提供最前沿的測(cè)量解決方案，滿足運(yùn)動(dòng)控制需求。