2023-04-21
來源：封面新聞
作者：楊瀾
你知道在光伏發(fā)電過程中，扮演著必不可少角色的晶硅電池是怎么研發(fā)、生產(chǎn)、制作的嗎？
4月14日，封面新聞?dòng)浾邔?shí)地探訪通威太陽能（金堂）有限公司，在長達(dá)300米生產(chǎn)線上，上百臺(tái)機(jī)器像一支訓(xùn)練有素的軍隊(duì)，列隊(duì)整齊，根據(jù)自己的分工進(jìn)行有序的忙碌。
制程整合部部長漆剛（博士）告訴記者，要把單晶硅片變成具有光電轉(zhuǎn)換能力的晶硅電池，需要多道工序。在這過程中，機(jī)器比人扮演著更加重要的角色，它們負(fù)責(zé)各個(gè)工序的物料傳輸，之前完全靠人力實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在用IGV智能機(jī)器人來運(yùn)輸效率就會(huì)高出許多。由于多了5G的賦能，它們“很聰明”，不需要設(shè)定固有軌道，根據(jù)信號(hào)匹配，便能自行判斷出哪里該自己上場了。地上的這些痕跡，就是它們勤勞工作的證據(jù)。
記者獲悉，2024到2026年，通威太陽能產(chǎn)能將達(dá)130-150GW。在通威的光伏生產(chǎn)陣營中，金堂基地的特別之處在于其首次運(yùn)用了5G等通信技術(shù)。
基地里，IGV智能機(jī)器人的使用，用工可減少60%以上，生產(chǎn)效率提升160%以上，能源消耗降低約30%。這些數(shù)據(jù)的支撐，足以證明“5G+光伏智能制造”的優(yōu)越性。漆剛說，他堅(jiān)信，隨著5G技術(shù)的進(jìn)步，以及企業(yè)在5G+光伏智能制造的成套技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不久的將來，一定能將通威打造成為全球光伏行業(yè)龍頭企業(yè)。
通威太陽能金堂基地大門
成長經(jīng)歷
全球領(lǐng)先的光伏企業(yè)
在危機(jī)感中不停研發(fā)與超越
2006年，通威正式進(jìn)軍光伏新能源產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過17年的發(fā)展，如今的通威已成為擁有上游高純晶硅、中游晶硅電池、光伏組件、下游光伏電站建設(shè)與運(yùn)營等產(chǎn)品與業(yè)務(wù)，全球領(lǐng)先的一體化光伏企業(yè)。
在過去，光伏行業(yè)也有過一段較為困難的時(shí)期，不少企業(yè)陷入債務(wù)危機(jī)，甚至有些公司宣布破產(chǎn)，在一段時(shí)間內(nèi)光伏行業(yè)前景很不明朗。漆剛說道：“現(xiàn)在，隨著全球?qū)夂蜃兓纳羁陶J(rèn)識(shí)和可再生能源政策的推進(jìn)，光伏行業(yè)正在強(qiáng)勁復(fù)蘇。尤其是在歐洲和中國等市場，政策支持力度加大。可以篤定地說，光伏行業(yè)未來發(fā)展前景廣闊，給予了‘光伏人’莫大的信心。”
隨著行業(yè)的高速發(fā)展，光伏逐步成為了能代表中國的一張名片。漆剛說：“我們這行有個(gè)特點(diǎn)，就是技術(shù)迭代較快。由于很多技術(shù)的生命周期較短，新材料新技術(shù)不斷升級。這讓我們非常有危機(jī)感，只有不停地研發(fā)、不停地降本增效、不停地超越。”
作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節(jié)，光伏電池的技術(shù)路線和制造水平能直接影響光伏組件的發(fā)電效率和使用壽命。在行業(yè)發(fā)展初期，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低、制造成本高，是行業(yè)的兩大痛點(diǎn)。十幾年的時(shí)間里，通威自主開發(fā)了選擇性發(fā)射極技術(shù)、堿刻蝕技術(shù)、激光開槽等先進(jìn)技術(shù)，降低了表面復(fù)合速率，增加了正面光電流收集能力，使電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，對我國能源結(jié)構(gòu)的加速轉(zhuǎn)型升級起到了重要的推動(dòng)作用。
通威太陽能晶硅電池核心產(chǎn)品展示
2022年電池片海外出口銷量
技術(shù)研發(fā)
攻克發(fā)電效率問題
新技術(shù)助力企業(yè)連續(xù)六年第一
如今，通威生產(chǎn)線內(nèi)正在使用的選擇性發(fā)射極技術(shù)，不僅是讓通威太陽能電池片出貨量連續(xù)六年位居全球第一的“功臣”，也是電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)中技術(shù)集成最高，控制難度最難的技術(shù)。
對于產(chǎn)品發(fā)電效率和使用壽命有直接的影響。因此，如何提升電池的發(fā)電效率？這成為了團(tuán)隊(duì)技術(shù)攻關(guān)者的最核心的問題。PERC電池生產(chǎn)需要10道工序，選擇性發(fā)射極技術(shù)在磷擴(kuò)散后進(jìn)行，是高效晶硅電池特別關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)。
制作晶硅電池的原材料：高純晶硅P型致密料
漆剛說道：“選擇性發(fā)射極技術(shù)對電池的效率影響特別大。研發(fā)、量產(chǎn)應(yīng)用選擇性發(fā)射極技術(shù)，我們前后花了2-3年的時(shí)間。如果把電池想象成為一個(gè)水池，要實(shí)現(xiàn)光伏電池產(chǎn)生源源不斷的電流，就好比要用抽水機(jī)使水池中的水循環(huán)起來形成水流。如果要更快地循環(huán)更多的水，我們就需要功率更高的抽水機(jī)。選擇性發(fā)射極技術(shù)就像這里的高功率抽水機(jī)，極大程度上提升了晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率。”
產(chǎn)品是否有市場，與其性價(jià)比有相當(dāng)大的關(guān)系。漆剛告訴記者，電池在生產(chǎn)過程中需要使用導(dǎo)電性能優(yōu)異的銀漿。以前，我們使用的是進(jìn)口銀漿，采購成本昂貴。現(xiàn)在，通過和國產(chǎn)銀漿廠家合作，國內(nèi)銀漿也能達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的水平，甚至在部分性能上更優(yōu)。在過去一年的時(shí)間里，進(jìn)口銀漿的國產(chǎn)替代使我們的電池具有了更強(qiáng)的市場競爭力。提效降本是持續(xù)的工作，我們團(tuán)隊(duì)將在印刷網(wǎng)版和銀漿單耗方面繼續(xù)深挖，把產(chǎn)品做到極致。
一位工作人員正在機(jī)器旁操作
在這里，生產(chǎn)設(shè)備能做到24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)
在生產(chǎn)線上，隨處可以看見“忙碌”的IGV小車
地面上常走的線路因此被磨出了痕跡
5G應(yīng)用
打造綠色工廠
5G賦能突破行業(yè)發(fā)展瓶頸
當(dāng)5G和光伏智能制造碰撞在一起，會(huì)有怎樣的“火花”呢？在金堂通威基地，我們可以得到答案。
在金堂基地，通威太陽能通過運(yùn)用5G、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等核心技術(shù)，建成了全球智能化程度最高、制程成本最低、節(jié)能更環(huán)保的綠色工廠。與傳統(tǒng)車間相比，5G智能制造突破了行業(yè)發(fā)展瓶頸，使電池轉(zhuǎn)換效率、A級率、碎片率、非硅成本等關(guān)鍵指標(biāo)均達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平。
2016年，通威便開始了對智能化車間的探索。漆剛告訴記者，最初，生產(chǎn)線是靠人力去拉車傳輸物料。后來，通威開始探索“機(jī)器代替人工搬運(yùn)重物”的生產(chǎn)方式。在2021年規(guī)劃金堂基地時(shí)，通威就采用了最先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備和通信技術(shù)。“在我們基地，人力不再需要用來搬運(yùn)重物以及進(jìn)行重復(fù)性的勞動(dòng)，而更多的是要設(shè)備維護(hù)、把控質(zhì)量等。不僅如此，機(jī)器還完全降低了人為干擾的因素，生產(chǎn)精確度幾乎能做到零失誤。”如今5G光伏智能制造在金堂基地作為示范項(xiàng)目取得了顯著成效，將逐步推廣到其他基地。
光伏電池的生產(chǎn)為何需要5G的介入？通威在降本增效的路上可以走多久？漆剛表示，在國際能源危機(jī)和我國提出“雙碳”的背景之下，亦或是四川對于光伏生產(chǎn)積極的指引性政策，都表明了未來的市場是非常大的。
漆剛告訴記者，不論是光伏電池的技術(shù)研究之路，還是5G光伏智能制造的未來發(fā)展，自己都充滿信心。
生產(chǎn)線上，處處可以看見“光伏改變世界”的標(biāo)語
正在進(jìn)行“無人化操作”的機(jī)器
