太阳能光伏电池制造领域机械自动化技术研究

赵科巍，申开愉，吕　涛

（山西潞安太阳能科技有限责任公司，山西　长治　046000）

引言

太阳能的开发利用可以有效缓解世界能源紧张的问题，且相较于风能、地热能等可再生能源，其开发受环境约束较小，因而技术发展也最为迅速。太阳能光伏电池制造为太阳能开发的重要形式，将现代化的机械自动化技术应用于该行业可以切实提高生产效率和产品质量，自动化的生产线也是太阳能光伏电池发展的重要趋势。

1　太阳能光伏电池制造自动化技术应用概述

太阳能光伏电池制造对于技术的要求较高，自动化生产模式下参数设置准确性、设备运行稳定性以及智能化水平都会直接影响到太阳能光伏电池生产质量和效率。目前太阳能光伏电池制造设备规模更加庞大，系统的复杂程度以及设备间的联系紧密度随之增加，也给机械自动化和智能化水平提出了新的要求。目前，我国仍处于太阳能光伏电池制造的起步阶段，自动化的制造技术以及生产模式等方面都存在不足，太阳能资源的开采、转换、生产成本控制以及光伏电池制造自动化的实现都是当前亟需解决的问题。当前全球都面临着能源危机，世界各国都加快太阳能光伏电池制造自动化的探索，我国也应当加强太阳能光伏电池机械自动化的研发，通过机械自动化水平的提高促进我国太阳能光伏电池制造产业的发展。

2　太阳能光伏电池制造领域机械自动化问题

2.1　自动化核心技术落后

近些年来我国光伏太阳能电池生产技术水平不断提高，促进了我国光伏产业的发展。太阳能光伏电池组件制造已经引入了全自动化或半自动化的设备，但其自主核心技术的掌握程度不够，一些关键性的自动化机械设备和技术必须要从国外引进，提高了太阳能光伏电池的制造成本[1]。关键性自动化技术的缺少导致机械设备的自动化连接设计不合理，太阳能转换效率和利用率无法得到提高，严重制约了我国太阳能光伏电池制造产业的可持续发展。

2.2　自动化技术普遍程度较低

我国的太阳能光伏电池制造企业建成完善的自动化生产链寥寥无几，很多企业只是单纯地引入了个别太阳能光伏电池制造设备，生产系统中的绝大部分仍由人工完成，但设备间的组合、生产链设计等方面都存在明显欠缺。由于缺乏完整的自动化生产体系导致太阳能光伏电池制造容易出现衔接问题，进而影响到产品的质量，使太阳能资源的利用率无法得到有效提高，因此必须加快机械自动化技术的推广，构建自动化控制生产的太阳能光伏电池制造体系。

2.3　自动化技术应用成本较高

机械自动化技术的应用可以有效提高太阳能光伏电池的生产效率与太阳能转换质量，但是购置自动化设备，建立自动化机械电池制造模式势必会增加企业的生产成本。于此同时企业还需引进专业的自动化技术人才来进行设备的操控，且自动化生产体系设备间的联系密切，一旦出现问题很可能会导致整个太阳能光伏生产系统瘫痪，严重影响生产进度，设备的故障处理也需付出巨大的时间成本和资金成本。

3　太阳能光伏电池制造领域自动化问题解决途径

3.1　提高自动化太阳能光伏电池制造核心技术

核心技术掌握情况直接关系到太阳能光伏电池制造产业可持续发展的能力。针对我国太阳能光伏电池自动化核心技术水平较低的现状，需要提高人才培养和技术研发的投入力度[2]。下页图1为德国太阳能光伏电池制造流水线，机械自动化技术得到了充分利用，生产效率和太阳能光伏电池的质量也得到了有效保障。太阳能自动跟踪系统可以最大程度地吸收更多的太阳能资源，并将其应用于光伏电池制造中。此外太阳能光伏电池对于自动化机械设备的要求较高，需要严格控制组件的规格和安装的步骤，避免原料的浪费。机械自动化技术的引进降低了人为误差的出现，将其他领域的科技与太阳能光伏电池制造机械自动化进行结合，提高核心技术的适用性。

图1　太阳能光伏电池自动化生产流水线

3.2　普及太阳能光伏电池制造领域自动化技术

机械自动化技术应用的显著优势体现在大规模生产中，当前社会对于太阳能光伏电池的需求量不断攀升，但是由于自动化技术普及局限性的存在使我国太阳能光伏电池的生产能力并没有得到应有的提升。太阳能光伏电池是将太阳能资源转化为电再储存在电池中，全自动丝网印刷技术的应用可以显著提高电池的生产效率。尽管目前该项技术在我国的应用还比较少，但其未来的发展潜力十分巨大。将印刷技术与太阳能能源进行结合，加之机械自动化设备的辅助，可以有效控制印刷的耗时。因此必须要在太阳能光伏电池制造中普及自动化，降低人员工作强度的同时也可以节约成本，加快生产进度。

3.3　降低太阳能光伏电池制造机械自动化的成本

成本问题是阻碍机械自动化在太阳能光伏电池制造领域中普遍应用的重要因素，在科技进步的影响下太阳能光伏电池的应用领域日趋广泛，建筑、新能源汽车制造以及电子设备等都可以看到太阳能光伏电池的身影。但在太阳能的转换上仍存在一定的欠缺，机械自动化应用成本过高使得很多企业望而却步，因此必须要对机械自动化的成本进行控制。设备是机械自动化技术得以实现的根本支撑，企业要根据自身的生产规模和太阳能光伏电池的制造需求进行自动化机械设备的购置，避免设备闲置导致的资源浪费。此外设备的故障维修会造成成本的增加，太阳能光伏电池制造企业需要制定完善的设备维护和检修方案，尽可能避免因设备故障导致的生产受阻，确保自动化设备运行的稳定性。

4　结语

目前，我国太阳能光伏电池领域中的机械自动化技术应用仍存在诸多不足，为了缓解我国能源紧张的形势，促进新能源行业的发展，太阳能光伏电池生产企业需加大研究投入力度，更新生产设备转变管理模式，促进太阳能光伏电池制造能力和企业核心竞争力的提高。机械自动化技术的应用可以有效提高太阳能的有效利用率，机械自动化制造也将成为太阳能光伏电池未来发展的必然趋势。

[1]谢建国.以技术创新推动晶体硅太阳能电池智慧生产线建设[J].电子工业专用设备，2015（9）：82-83.

[2]刘星月.太阳能综合利用的冷热电联供系统控制策略和运行优化[J].电力系统自动化，2015（12）：112-113.