大規模經濟型生產意味著效率提高、成本降低,這對于規模經濟效應明顯的光伏產業發展來說意義重大。市場分析認為,盡管2011年光伏組件發貨量保持增長,但價格的下跌使市場總體收入呈下降態勢。光伏產業正面臨一個危險趨勢,既僅僅關注兆瓦級甚至吉瓦級的產能和出貨量,而忽視收入和利潤。面對政府補貼措施的取消以及市場競爭的日趨白熱化,光伏產業迫切需要在成本降低和效率提升兩個方面尋找更大的空間。
通過改善制造工藝來實現降低晶體硅電池成本的空間已經非常有限了,現有的一些技術都注重于節約使用材料,但所有這些削減成本的措施只能提供有限的空間。事實上,晶體硅電池生產企業的硅料采購價格在今后相當長的一段時間內將保持穩中有升的趨勢。因此,制造商將他們的注意力集中到了每Wp產品價格的第二個組成部分:轉換效率。這里可用的技術范圍十分廣闊,在大規模太陽能電池生產的過程中通過轉換效率的盈利將超過必要的額外投資。
Manz采用了高效激光加工工藝來實現這一目標。在材料加工過程中使用激光工藝是一種理想的提高產品轉換效率的技術手段,激光受到精確地控制且不會損傷基材。Manz在一步性選擇性發射極工藝中,采用了IPE(斯圖加特大學物理電子研究所)開發的激光工藝來創建出選擇性發射極架構。尤其是開發的激光光學部件可以在常規擴散處理后,將磷硅玻璃層中的含磷介質擴散到太陽能電池的發射極中,從而消除所有缺陷。因此可以借由局部增加磷原子的二次摻雜,以顯著促進晶體和接觸電極之間的傳導率。選擇性摻雜技術是一項非常精細的技術,也是綜合的大規模生產的必經之路。
發射極–太陽能電池朝向太陽的一面聚集–聚集太陽光生成的電荷載子并將其沿導體路徑傳送至終端用戶。發射極被磷原子有選擇地浸覆以盡可能地增加其導電性–工業上將該工藝稱作摻雜。導體路徑上磷原子的濃度應該高于太陽光活動面上磷原子的濃度,否則將會損失很多的電荷載子。為有效增加接觸面磷原子的濃度,可以使用激光將磷原子驅入硅半導體,以豐富一條比較窄的晶體區域。Manz是一步性激光工藝的唯一制造商,從而使得昂貴的過濾變得不必要。在不同客戶的測試中,選擇性發射極可以提高晶體硅太陽能電池效率高達0.5%。對于高端的太陽能電池來說,也就意味著大約16.5%~17%的最終轉換效率。
選擇性發射極
• 高達2400硅片/小時的產量
• 安全硅片加工—最低破片率
• 與Manz HAP(高精度印刷機)結合,提高0.5%的電池效率
• 從Manz載片匣/疊片盒或第三方載片裝置上/下載
• 模塊化設計—可作為獨立系統或集成于整套在線系統中
絲網印刷——在電池片上印刷導電層——是晶體太陽能電池制造中的一個重要流程。Manz開發了世界上最快速、精度最高的絲網印刷機HAP2400,該設備是Manz后端生產線不可分割的一部分,僅有當導體路徑非常精確地印刷到選擇性發射極擴散區域上上時,選擇性發射極的優點才可以最大程度地突顯出來。印刷過程越精確并且選擇性發射極擴散區域寬度盡可能地窄時,電池表面的受光面積也就越大。該設備上,攝像機可以探測到硅片上經過選擇性發射極處理的二次擴散區域帶,并將其與絲網印刷機上的柵線印刷圖形進行對位,其精度遠遠小于10微米,同樣,絲網印刷機也受攝像機控制。細柵的寬度僅有100微米,而選擇性發射極擴散區域寬度在150微米以下──比利用其它制造技術生產的選擇性發射極寬度都要窄。
高精度印刷工藝帶來的優勢
• 單軌高精度絲網印刷系統
• 高產量:達到2400片電池/小時
• 用于硅片校準的高精度視覺檢測系統
• 用于硅片預處理識別的高精度視覺檢測系統
根據調查,這一理想組合恰好可以滿足太陽能制造商的需求,Manz研發的選擇性發射極創建工藝只需要最低的生產成本,這也正是為什么該工藝能夠幫助其客戶提高盈利能力的原因。世界知名光伏制造商,諸如博世(Bosch)、康能(Conergy)和英利(Yingli)均已采用了這項技術。
Manz在改善效率方面專注于完整的價值鏈:從生產工藝、成品效率到用戶經濟實用性。起初以提供機械自動化解決方案出名的Manz公司,如今已轉變成晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能模塊制造系統的解決方案供應商。由此幫助客戶節約了投資和生產成本,還提升了太陽能電池的光電轉換效率,使得終端客戶受益更多。
圖片
激光處理后。Manz HAP與Manz一步性選擇性發射極的完美組合通過緩和的局部激光擴散接觸高歐姆發射極,從而提高0.5%的絕對輸出效率。
印刷鍍膜后。通過在選擇性發射極上進行精密的絲網印刷,實現最大化的輸出。
Manz HAP提供±10微米的校準精度,例如:二次印刷應用。典型的細柵寬度為80微米。
細柵高度約達到30微米,高收益率為0.3~0.4。
Manz開發了目前世界上速度最快、精度最高的高精度絲網印刷機HAP2400。
Manz的選擇性發射極可以提高晶體太陽能電池組件效率0.5%。
Manz在改善效率方面專注于完整的價值鏈:從生產工藝、成品效率到用戶經濟實用性。
Manz AG 公司簡介
Manz AG 總公司位于德國羅伊特林根城(ISIN:DE000A0JQ5U3),是一家全球領先的高科技設備制造商。1987 年成立的Manz 公司,已經從自動化專家,發展成為太陽能光電產業(晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池模塊)以及平板顯示器產業整合式生產系統解決方案供貨商;其全新的業務領域是開發和制造車用鋰電池生產系統解決方案。
Manz 集團2006 年在德國公開上市,由創立者Dieter Manz 先生擔任執行長,Manz 集團在德國、中國大陸、臺灣、斯洛伐克及匈牙利皆設有自己的生產據點;而Manz 集團的業務銷售及服務網絡遍布全球,包括美國、南韓、印度和西班牙。截至2011 年第一季,Manz 集團在全球擁有約1,900 名員工,其中在亞洲約有800 名。前一個會計年度公司的銷售總額超過1.8 億歐元。在該公司新宣言“熱情造就高效能”的推動下,Manz 承諾未來會為各種重點產業的客戶,提供更高效能的生產系統解決方案。
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