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      德國LPKF樂普科助力中國建設GW級鈣鈦礦太陽能產線
      材料來源:LPKF樂普科           錄入時間:2022/8/29 22:56:34

      01  德國LPKF樂普科成功亮相常州鈣鈦礦電池論壇

      在8月26日的常州鈣鈦礦論壇上,德國LPKF樂普科太陽能事業部經理李愛國先生以“高精度、高穩定性、高產能的德國LPKF激光系統”為主題,分享了樂普科激光劃線設備如何在GW級鈣鈦礦薄膜太陽能產線上發揮重大作用。

      02  關于鈣鈦礦型太陽能電池以及相關政策

      鈣鈦礦型太陽能電池(perovskite solar cells),作為第三代高效薄膜電池的代表,是一種利用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物作為吸光半導體層材料的太陽能電池。鈣鈦礦電池不僅效率提升空間大,如單節鈣鈦礦電池理論效率可達 31%,鈣鈦礦疊層電池理論效率可達 43%(高于晶硅電池的 29.4%);而且制造工藝簡單,生產能耗低以及原材料容易獲得等。

      2022年8月18日,中國科技部等九部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》,著重強調“研發高效硅基光伏電池、高效穩定鈣鈦礦電池技術”。

      2022年7月14日,美國能源部宣布了一系列新舉措,計劃投資5600 萬美元,用于擴大薄膜組件產能和實現鈣鈦礦太陽能電池的商業化。

      基于鈣鈦礦太陽能電池上述突出優勢以及重大政策利好,國內眾多公司紛紛投資鈣鈦礦太陽能,并計劃于2023年在中國建成多條GW級鈣鈦礦電池產線。

      03  鈣鈦礦電池制程中的三道激光劃線工藝

      與其他薄膜太陽能電池制程一樣,鈣鈦礦薄膜太陽能電池在制造過程中也有三道激光 劃線工藝。這三道劃線工藝非常關鍵,不但對提高電池轉化效率有著重要作用,并且負責這三道工藝的激光設備也在整條產線投資中占據很大的比重。因此,為GW級鈣鈦礦產線配備一套性能優成本低的激光劃線系統成為各大鈣鈦礦廠商的當務之急。

      04  薄膜太陽能激光劃線系統LPKF Allegro BK24

      德國LPKF太陽能設備有限公司(LPKF SolarQuipment GmbH),自2006年以來,15年如一日,潛心專注于研制薄膜太陽能激光劃線系統。其苦心孤詣打造的大型激光劃線設備LPKF Allegro因其高產能,高精度,高可靠性等特點,已被全球薄膜太陽能廠商廣泛認可和采用,總裝機量超過200臺,當前在運行設備總產能逾10GW。

      對中國眾多鈣鈦礦廠商迫切的提效降本的需求,德國LPKF公司特向中國市場推出其最新型激光劃線設備LPKF Allegro BK24。該款激光劃線設備具有如下三個特點:

      · 產能高:雙核驅動,配備24路加工光束,單機產能超過500MW.

      · 精度高:擁有多項LPKF獨有“黑科技”,刻劃精度≤+/- 10um,已在大面積薄膜組件上實現死區130微米以下。

      · 可靠度高:獨特的設計理念,設備稼動率超過98%。

      05  LPKF Allegro BK24設備特點及優勢

      雙核24路結構,單機產能超過500MW

      目前市場上友商的激光劃線設備一般為8路結構,刻劃速度為1.5米/秒,總劃線速度最大12米/秒;而LPKF Allegro BK24配備了24路工作光束,刻劃速度2.5米/秒,總劃線速度可達60米/秒,工作效率提高5倍。

      如此高的刻劃速度,主要歸功于其獨特的設計-劃線時玻璃不動,靠驅動激光工作頭往復運動實現劃線。而友商劃線設備都是劃線時激光頭不動,靠玻璃基板來回運動實現劃線,因為玻璃基板一般面積要達2平方米以上,如果玻璃基板運動速度太快,玻璃會顫動,不光影響精度,而且提高了玻璃基板破碎的可能性,所以玻璃基板的速度一般為1.5米/秒。

      LPKF激光劃線設備的核心-激光工作頭,結構輕便,緊促,緊固。內部整合有12路激光光路,劃線時,玻璃不動,帶有12路加工光束的激光頭在氣浮導軌上來回運動,加工速度可達2.5米每秒。

      LPKF Allegro BK24為雙核結構,配備了兩個激光工作頭,每個激光頭12路加工光束,精確配合,同步運動,在保證高精度的同時,使單機產能超過500MW成為可能,這樣,GW級鈣鈦礦產線只需要配備2套6臺劃線設備。而使用常規8路激光劃線設備,GW級產線可能需要8套24臺劃線設備。由此可見,采用樂普科BK24,占地面積,能耗,人工能差不多降低75%。而且,跟24臺設備相比,6臺設備的后期維護保養成本也會低很多!

       設計巧妙,精度高,死區可做到130um

      對于鈣鈦礦薄膜太陽能模組來說,死區是一個非常關鍵的技術指標。眾所周知,薄膜太陽能模組是由一百多個子電池串聯起來組成的,每個子電池包含兩個區域:不能發電的死區與可以發電的有效區,死區越小,有效發電面積就越大,模組的輸出功率就越大。

      德國LPKF樂普科公司擁有強大的專業技術團隊,自2006年以來,團隊中的激光技術專家,驅動控制技術專家以及計算機軟件工程師不斷創新,發明了直線電機光柵尺氣浮軸承組合驅動裝置,在線自動對焦,在線電池寬度檢測與校正,在線實時軌跡跟蹤,在線死區監控等多種“黑科技”,提高劃線精度,降低死區。

      憑借以上“黑科技”,LPKF可在大面積薄膜太陽能模組把死區面積降到130um以下。以1米x 2米,子電池寬度為5毫米的薄膜太陽能模組為例,當死區由250微米降到130微米時,假設轉化效率為16%,每塊模組可多輸出7.5瓦。

      設計理念獨特,可靠性高,設備稼動率98%以上

      LPKF激光劃線設備基座由重達十余噸的天然花崗巖材質制成,熱脹冷縮率低,緩沖性能好,是設備可靠度高的有力保障。另外,劃線時大面積的玻璃基板不動,激光頭運動也大大提高了設備的可靠度。

      劃線時無論是玻璃基板往復運動,還是激光頭往復運動,都是依靠驅動系統一直驅動玻璃基板或激光頭來實現劃線,因此,驅動系統對劃線的精度和穩定性都發揮著至關重要的作用。與絲杠伺服電機加機械軸承傳統三件套驅動系統相比,LPKF設備驅動系統采用了直線電機光柵尺加氣浮軸承,動件與導軌之間沒有摩擦,因此不會有機械軸承常見的磨損,性能更穩定。

      此外,LPKF獨特的機械分光技術也是設備高可靠性的有力保證,通過精密裝配與調校的分光系統,把一個激光源分成12路,每路光束可單獨控制。與DOE分光相比,機械分光結構簡單,便于維護,穩定性好,功率損失小,但對制造,裝配,調校要求非常高,全球也僅有樂普科采用機械分光技術。

      通過采用以上獨特設計理念與先進技術,LPKF激光劃線設備稼動率可達98%以上。

      06  LPKF為中國鈣鈦礦太陽能發展助一臂之力!

      2020年9月中國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標,將持續推進產業結構和能源結構調整,大力發展可再生能源。鈣鈦礦太陽能作為一種非常有潛力的可再生能源技術,未來可期!德國LPKF樂普科,作為全球薄膜太陽能劃線領域的技術和市場領先者,將全力服務中國鈣鈦礦客戶,向中國鈣鈦礦客戶提供最新的劃線技術,為中國鈣鈦礦太陽能的蓬勃發展助一臂之力!

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