HIT 太阳能电池的自动化产业探析

王 淳

（中电科风华信息装备股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

为了和谐的生态环境，近年来人们一直致力于开发新型环保能源代替现有的能源。目前的能源发展趋势（详见图1）：从能源结构角度看，煤炭、石油占比逐渐下降，天然气低速增长，非化石能源快速增长，到2040 年非化石能源占比可能达到25%；可再生能源中，水电、核电几乎不增长，以光伏、风电等为主的可再生能源快速增长，到2040 年有望达到15%左右；从发电结构看，光伏占比约1.8%左右，国际能源总署预计到2050 年光伏装机占全球发电装机27%，光伏可能成为第一大电力来源。

1 中国能源产业现状

国家能源局2018 年的各项统计数据显示：2018年发电量6.99 万亿kWh，同比增长8.4%；2018 年光伏发电1 775 亿kWh，同比增长50%，占比达到2.5%；光伏产业预计未来每年综合增长率高于25%，中国光伏新增装机容量连续6 年位居全球第一，中国的太阳电池产能占全球市场的70%以上，仍需发展有竞争力的前沿技术。中国过去的光伏发展主要依靠成本优势，2018 年的“531”后估计以平价上网为目标，高效、高增益技术将会是主要发展方向。

目前的太阳能电池以HIT 为主流方向进行深度研发，HIT 是本征薄层的异质结Heterojunction with Intrinsic Thinfilm 太阳能电池，因其具有高稳定性、较低的功率温度系数、双面发电等优势，被各大太阳能电池生产商列为主要研发方向。

图1 国际能源发展趋势

2 HIT 双面电池结构及工艺（见图2、图3）

图2 HIT 电池结构

图3 HIT 工艺流程

CVD（化学气相沉积）。化学气相沉积指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其他气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。

PVD（物理气相沉积）。物理气相沉积，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在基体上的薄膜制备技术。

丝网印刷。在硅片的正面和背面制造非常精细的电路，将光生电子导出电池。

制绒清洗。CVD 丝网印刷制绒清洗PVD 将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，即可在硅片表面产生出许多细小的金字塔状外观。

3 HIT 产业链设备

因HIT 较之前的太阳能电池生产工艺不同，故催生新的设备需求，一直以来我国在工艺设备方面处于弱势，进口设备受制于人且价格居高不下，而HIT 的推动，对于一直处于劣势的国产设备就有了弯道超车的机会。要具备大规模量产，实现生产产品质量稳定，且要求人工成本低，就需要生产车间的自动化，无人化。目前的自动化设备生产商较少，因而此时进行布局研发，便抢占先机（见表1）。上市公司：捷佳伟创、迈为股份、罗博特科等都在布局；非上市企业：捷造、科隆威以及其他少数企业在奋力研发。

人力为主的生产模式已经过去，实现大规模生产再也不是靠人力堆积而成的事了，随着国家智能制造政策的推动，“黑灯”工厂开始遍布各行各业。太阳能电池生产这样体量庞大的生产线需要按产能，且高度自动化布局。不同的工艺设备通过自动化连接实现无人、高效可控。从需求可见（如图4 所示），自动化设备的配套是有巨大市场需求的，而自动化设备的研发要实现工艺要求，还要与整个产线的产能配套。这需要具备机械结构设计、电气控制设计，以及生产安装的全能化自动设备生产商研发。

4 PVD 自动生产线

PVD 自动生产线是与PVD 配套的自动化设备，实现了硅片从PECVD 出来后进入到PVD，再经过PVD 溅射之后到丝网印刷的生产环节，该设备完成了花篮自动传输更换，硅片自动布片、翻片、收集。布片精度高，速度快，稳定性强（见图5）。

图5 PVD 自动生产线流程

目前PVD 工艺已经成熟，国产设备商也已掌握核心技术，效率更高的RPD 设备也进入生产试验阶段。与之相连的自动化设备急需研发。

HIT 太阳能电池作为新的生产工艺替代原有的太阳能电池工艺，因其较高的转化率和成熟的生产工艺，必将带来新的产业机会，而对于产业链中自动化设备的研发来说，进入了崭新的产业布局。