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国产太阳能电池设备
 

最近十年世界太阳能电池产量平均增长率40%,最近五年平均增长率为45.4%,最近三年的平均增长率超过50%,光伏产业已成为世界发展最快的高新技术产业之一。而设备作为其支撑,对光伏产业的发展起到了至关重要的作用。

高端设备仍需进口

太阳能光伏产业包括光伏材料、光伏电池、光伏组件、光伏设备和光伏应用系统。以占据太阳能电池95%以上的晶体硅太阳能电池为例,其产业链为硅矿石冶金硅(工业硅,99%纯度)—高纯硅(6N或以上纯度)—单晶硅或多晶硅硅片电池组件应用产品,设备是基础和支撑,贯穿了所有环节。除前道的材料提纯、硅片加工和后道的组件生产外,最关键的工序为电池制造,它包括清洗、制绒、扩散、刻蚀、减反射膜制备、电极印刷、低温烘干、高温烧结、自动测试分捡等。

经过数年的艰苦努力,我国光伏设备企业已基本具备太阳能电池制造整线装备能力,部分产品如扩散炉、等离子刻蚀机等开始少量出口,可提供10种太阳能电池大生产线设备中的8种,其中有6(扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机、石英管清洗机、低温烘干炉)已在国内生产线占据主导地位,2(管式PECVD、快速烧结炉)和进口设备并存但份额在逐步增大,3(全自动丝网印刷机、自动分捡机、平板式PECVD)则完全依赖进口。组件生产用的层压机、太阳模拟器等在行业获得广泛应用。硅片加工设备中单晶炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲,多线切割机已取得突破,多晶硅铸锭炉推向市场指日可待。

高纯硅材料提纯设备中关键的24对棒还原炉在国家“863”计划的支持下也已研制成功。

国产太阳能光伏设备在国内用户中已建立起良好的信誉,得到业界的广泛认可,越来越多的客户从国产设备使用中受益。可以说,中国太阳能光伏产业在短短的数年间具备直面国际竞争能力,获得高速发展的利器在于技术与国际接轨的同时拥有无法比拟的低成本优势,而维持较低生产成本的原因除较低的劳动力和运营成本外,低价格(平均只有进口设备的1/3)的国产设备的大量应用使得企业投资成本大大降低是主要原因。否则光伏产业95%市场在欧美日的产业特征,很难想象国内企业能以比国外同类企业高得多的硅材料采购成本去国际市场竞争。

国产设备相继在大生产线应用

2002年开始,无锡尚德太阳能电力公司的超常规发展,也为设备企业提供了难得的发展机遇。通过和一流电池企业合作并引进先进的工艺技术,历经多次技术换代及升级,国产的太阳能电池关键设备相继在国内大生产线上得到应用,使我国基本具备太阳能电池制造设备整线供给能力。

高纯硅材料的严重短缺为物美价廉的国产单晶炉企业提供了极好的发展契机,近几年数十家新上的单晶拉制企业的大量订货,使得国内设备企业始终处于满负荷生产状态,并引来了日本、韩国和我国台湾的批量订单。如此多年未遇的火爆场面直接催生了2006年四家光伏设备生产企业订单过亿元,2007年的势头较之有过之而无不及的局面,这是我国电子专用设备行业多年未有的繁荣景象。

另外,尽管非晶硅太阳能电池尚没有形成规模生产,但增长速度已明显加快,相应的非晶硅电池设备也吸引了不少企业试图以同国外相仿的整线包设备和工艺的方式进入。

目前,在太阳能电池生产线的10种主要设备中,六种已在国内生产线中占据主导。其中,扩散炉、等离子刻蚀机、清洗制绒设备已达到或接近国际先进水平,性价比优势十分明显。但是,多晶电池绒面制作的制绒机与进口设备还有一定差距,用于周边刻蚀的激光刻阻机及湿法化学刻蚀设备尚未成功开发。全自动丝网印刷机、自动分检机、平板式PECVD等三种设备近期内尚需完全依赖进口。

  多晶硅制备,是一项相对复杂的高技术,涉及化工、电子、电气、机械和环保等多个学科。当前,太阳能级多晶硅技术主要包括物理法和化学法。目前,最常用方法是改良西门子法,占据了全球太阳能级多晶硅产量的76%以上,但是,改良西门子法对原材料、技术要求很高。与国外技术领先国家相比,我国国内多晶硅厂商主要采用引进改良西门子法,整体的制备工艺、关键核心设备仍依赖引进。

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