贝加莱系统在太阳能晶硅生产系统中的应用

作为绿色能源，风力发电和光伏在过去的数年里产生了飞跃，在过去的几年里，中国投资数千亿于光伏产业的发展，各地快速的建立了各自的光伏产业园区，光伏产业包括原材料、晶硅与薄膜电池生产系统、电池组件生产、逆变器与光伏电站的建设等均快速发展，在股票市场，光伏概念的股票也快速的成长，业绩辉煌。

1、快速成长的太阳能光伏市场

当然，太阳能行业面临巨大的挑战。

1.1成本关

对于晶硅电池的生产而言，其存在的问题在于成本如何得到有效的控制，能否降低整个太阳能行业的设备投资分摊，将影响整个行业在未来的发展，如果无法快速的解决成本问题，将会导致产业的发展失去市场的动力。

1.1.1造成成本问题的因素

一方面由于我们自身没有掌握高品质单晶硅和多晶硅的提炼技术，需要通过进口来获得，因此，整体成本较高，另一方面，太阳能产业必须依赖大规模的生产来降低整体成本。

1.1.2技术关

这些则不仅包含了控制技术，也包括了工艺控制、设备互联的管理优化、机器人技术等。技术保密与代码安全也是考虑因素。

1.2解决成本问题的办法

从生产系统角度来解决成本，则依赖于从设备投资、生产效率提升来考虑，自动化技术将与工艺结合来提升整个生产系统的效率，这包括以下方面的系统需求。

1.2.1提高自身工艺技术的研发，降低对进口原材料的依赖。

1.2.1.1设备的自主研发

由于长期以来，设备均依赖于进口，使得在初始投资方面非常大。

1.2.1.2工艺技术的攻关

除了良好的设备外，工艺技术的研究和提高也是必须的，因为即使同样的设备，而无法掌握工艺与生产过程的话则仍然无法生产高品质的产品;

1.2.2提高生产系统效率，降低生产成本

1.2.2.1提升设备的性能等级

1.2.2.2整个生产系统互联，建立整厂级的生产优化

1.3对于控制系统所提出的需求

如何提高生产系统的能力，作为控制系统提供商，我们从控制系统角度来分析解决的办法。

1.3.1高性能的控制系统

提高设备的加工速度、加工精度则需要高性能系统来处理实时任务。

a) 实时任务处理的PLC

b) 实时以太网技术

c) 高速运动控制系统

1.3.2提高设备互联的能力

d) 开放的接口连接能力

e) 机器人系统

f) 高性能过程控制系统

g) OPC技术与上位ERP系统的互联能力

1.3.3集成开发平台降低系统开发的成本

h) 满足全流程的服务能力

i) 开发复杂算法的能力

j) 安全系统集成

k) 内置的模块

2、太阳能晶硅生产流程

太阳能晶硅电池由多个生产工艺段构成，其中包含了对于运动控制要求较高的切片、机器人、丝网印刷，也包括了流程与工艺控制的单晶硅拉制炉/多晶硅铸锭炉、制绒、扩散、PECVD与烧结单元，如下图：

晶硅电池生产流程

2.1单晶硅拉制/多晶硅铸锭炉

通过晶籽植入，将材料在坩埚中进行温度控制形成温度梯度，晶体材料在这个过程中逐渐结晶形成棒状，通过提升机构逐渐解析。

2.2 多线切割机

单晶硅棒材通过切方后进入多线切割机，该系统通过将喷涂石英砂的钢丝缠绕在驱动辊上对棒材进行研磨切削，可以实现同时对数百片晶硅片的生产，其要求非常高的切割质量，包括厚度、翘曲度、TTV值的指标。

2.3清洗制绒

在切割单元表面会由于切削而产生表面的材料颗粒和不规则的表面，通过清洗使得表面光滑，再进入制绒单元对晶硅表面进行四面体的形成-通过制绒可以提高晶硅的表面积从而吸收更多的太阳光。

2.4扩散-通过扩散工艺在晶硅表面生成PN结

2.5刻蚀祛磷硅玻璃

由于在扩散中使得表面形成了整体的PN结，需要对这个边缘进行刻蚀处理，以便使得PN结不能互连，同时在前道生成的磷硅玻璃也需要被化学方法祛除。

2.6 PECVD

通过氮化硅渗透方法提供晶硅表面形成减反射膜-这样可以减少光在晶硅表面的反射，从而提高吸收效率，通过等离子气相沉积技术，可以在晶硅表面沉积一层氮化硅膜来实现这一需求。

2.7丝网印刷

由于晶硅表面形成了可以导电的PN结，需要对其进行电源的印制，为了节省成本，必须以最小的原材料消耗进行此项印刷，形成正极和负极。

2.8烧结炉

对丝网印刷的电极进行烧结处理，使得其固化在晶硅表面并渗透。

2.9分检测试

通过电极的电流输入检测整个电池板的电极通断状态，确保可用性和参数满足技术指标

2.10后道处理设备

包括层压机、覆设、装盒、打码标记等。

3、晶硅电池生产过程中对于控制的需求

在整个生产的各个工艺段，对于控制系统的工艺和控制系统的性能、功能等的需求是变化的。