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Finlay Colville
太阳能情报分析部门总监,Solar Intelligence, Solar Media

双面、异质结或是N型,内联测量与优化对获得25%以上效率至关重要

  • 2018年03月04日
  • 作者: Finlay Colville
    Finlay Colville

    Finlay Colville

    太阳能情报分析部门总监,Solar Intelligence, Solar Media

    Finlay Colville博士于2015年6月加入Solar Media(太阳能传媒),担任太阳能情报分析部门总监。Finlay Colville博士自2005年起活跃于太阳能产业,经常在全球主要太阳能会展和高水平产业聚会中发表演讲,并定期为太阳能杂志和在线新闻撰写评论文章。 此前,Finlay Colville博士曾在Solarbuzz公司担任太阳能事务部门副总监,带领Solarbuzz团队专注于太阳能市场研究和策略项目咨询。而在开始其在Solarbuzz的工作之前,Colville博士已有十余年相关业务和全球营销经验。他曾在美国Coherent Inc. 的太阳能事业部担任营销总监,负责市场商情分析和太阳能产品策略。 Finlay Colville博士拥有苏格兰格拉斯哥大学物理学学士学位和圣安德鲁斯大学非线性光子学博士学位。

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Aurora太阳能公司创始人兼首席运行官Gordon Deans

Aurora太阳能公司创始人兼首席运行官Gordon Deans

Aurora公司日前公布,为一家领先“硅基组件超级联盟”成员企业的一条新双面电池生产线安装并启动运行了配有Veritas工艺视觉化软件的Decima Gemini测量系统。图片来源:Aurora太阳能

Aurora公司日前公布,为一家领先“硅基组件超级联盟”成员企业的一条新双面电池生产线安装并启动运行了配有Veritas工艺视觉化软件的Decima Gemini测量系统。图片来源:Aurora太阳能公司

备受关注的PV CellTech将于3月13-14日在马拉西亚槟城召开,在会议即将到来之际,PV Tech采访到了内联太阳能电池测量设备专门企业Aurora太阳能的创始人兼首席运营官Gordon Deans,Aurora公司近期收到的光伏产业订单数量增长迅速。

在2017年PV CellTech结束后的12个月里,太阳能电池制造领域内有哪些主要变化?

过去一年,我们看到高效太阳能电池制造领域内获得了极大的发展,因为我们公司产品主要应用于这个领域,因此感触更深。在审视了整个产业后,我们发现,愈来愈多的高效太阳能生产线,特别是PERC、双面和异质结等电池类型生产线处于筹划、建造或已经投产运行。

与此同时,行业还对能够持续进行测量并分析工具的技术和工艺表现出较大的兴趣,比如处置后硅片的物理特性等,这些工艺的改进可以更好地提升生产线的产能,并辅助现有生产线更高效运行。从地域市场来看,我们看到印度及其他地区制造商对我们的产品兴趣愈来愈大,但主要的地域市场仍旧是中国市场。

同样在这段时间内,Aurora公司根据市场变化,推出了哪些新产品?

就在去年PV CellTech 2017之前,我们推出了DecimaTM掺杂测量系统,它能够测试同质结双面电池背表面场的方电阻,且不会受到硅片体电阻的干扰。我们已经成功地将这款产品与nPERT和BiSoN双面产品设计及其他产品类型相结合,目前,我们公司已经在中国市场及其他市场内成功地安装并运行了多套系统。公司同时还持续推进产品在PERC生产线上的应用,现在已有大规模安装。

同时,公司还在不断精进产品可视化产品Aurora Veritas的工艺,该产品能够在背表面场和发射极生产阶段提供关于工艺稳定性和性能的详细信息,并将相关信息与太阳能电池测试仪所获得的电池效率结果相链接。

中国目前正寻求成长为技术领军者,而非仅仅是大规模太阳能电池生产商。在太阳能电池生产线领域内,需要做出哪些变动以实现这一目标?

如果与其他生产复杂产品的产业相比较,如半导体行业、制药行业和化工产业等,就可以发现,使用多变量测量与控制系统来确保产量最大化并对质量进行控制的做法已成为行业标准,并且在某些阶段成为核心操作流程。这也是这些产业为什么能实现盈利并将昂贵的现场问题及消费者问题数量降至最低。但是,这一质量控制的方式在光伏产业内仍旧处于发展的初期阶段。若干成熟的高效太阳能电池制造商已在一定程度上使用了这一方式,但仍未在整个产业内实现全面应用。

特别是对于具有复杂设计折中、工艺窗口期较短的先进太阳能电池生产来说,学习其他产业的经验,并使用这些产业内最先进的技术对于我们来说愈来愈重要。在这些行业当中,生产阶段对关键质量特性进行持续性的测量,同时,这些测量步骤所得出的信息将被用于控制相关生产流程,特别是在产品设计规格领域,以实现每次产出的产品均完全一致。这就是成本下调和利润的所在,并非旨在获得最高的平均效率或最为强大的旗舰太阳能电池产品。

因此在中国,凭借其对成为技术领军者的追求,从这些技术中学习并进行益化应用对于他们来说是在这一领域内成为领军者的绝佳机遇,以促进盈利水平并打造全球质量领军者的地位与口碑。

工业4.0时代已经作为一个关键产业话题初露头角,您能简单地介绍一下工业4.0指的是什么吗?它对整个产业来说有哪些助益?

这一概念最初来自德国。“4.0”的概念可追溯至十九世纪的工业革命(即“1.0”),并在随后工业制造的多个不同发展创新进程中持续至今。

工业4.0的理念认为,工厂内部将有自主自动化控制并进行信息沟通的智能工艺流程;将设计智能传感器、机器人等智能设备,以及智能控制系统来对工厂内的流程控制和物料流等作出决定。进而,这些工厂将实现高度自动化,人工干预将降至最小。

同时,十分重要的是需要理解工业4.0的概念并非仅仅是一系列的技术,同时还是看待事物的方式,以及工厂规划与运营的方式。因此,若想执行这一理念,需要对设备及作为系统整体的运营文化均十分重视。这就需要较高水平的规划准则和日常运营尽职,如公司内部整体的事情操作完成方式等。对于中国制造商来说,工业4.0的理念已经在2015年中国政府公布的《2025年“中国制造”》规划中有所体现,但这种应用是我们希望并预计能够在全球光伏产业内所见到的。

成功实施工业4.0概念所带来的预期成果之一是所制造出的产品将具有极小的或不具有任何影响质量水平的变量。当具有特定产品设计和依据该设计制定的生产目标,那么这一目标应该在每次生产过程中完全被实现。这样可以将从生产线末端至现场应用中的成本大幅缩减,从而在包括维修与质保需要等的日常运营中获得更高的盈利水平。

中国市场上的双面电池技术正迅猛发展,同时异质结n型产品的产能扩张也十分迅速。与其他更为先进的技术相比,从最初就完成内联优化,对于获得25%的太阳能电池效率来说是否更为重要?

是的,十分重要。正如我之前提到过的,重要的并非是获得特定的平均电池效率——无论是25%或是25.2%——而是生产出的电池规格不会相差特别大,例如从23%至25%的范围。在审视整个价值链直至市场应用的流程中,这种不被需要的差异往往会成为利润杀手。先进工艺生产线通常具有较窄的工艺窗口。因此,如果没有对生产线进行密切关注,则更容易出现这些不被需要的波动差异。

因此,生产流程控制的目的,以及相关的内联测量的目的,是假设当目标值被设置在24.9%时,每个生产出来的电池效率均为24.9,并具有完全相同的开路电压、短路电流、串联电阻和其他关键特征。这就意味着需要本着完成这一目标的宗旨来进行设计,从最开始的规划阶段,直至生产线的设计、产能爬坡和日常运营。

相较于升级太阳能电池生产线所需的资本成本,我们如何能够从更高的产量/效率中将优势量化?

量化通常是根据每条生产线的状况个案分析。对于一些高效生产线设计,在产能爬坡和日常运营过程中,更多的是稳定工艺流程。而对于现有设备的改善工艺来说,更多的是取决于设备的使用方式。

在2007-2008年期间,有家制造商对旗下生产线进行了严格实验,相关工作事实上成为了其中某位工作人员的博士研究课题。在几个月的时间内,他们能够将所选定工艺流程中的标准偏差降低55%。这一数字是极大的。除了降低产线终端(EOL)二项分布之外,波动的减少完全能够实现材料与配方的优化,从而将平均效率相对提高2.5%。考虑到目前的技术和知识水平,这个数字已经极为不错了。想象一下我们现在能取得的成就!

此外,相关成就还未将产业下游从太阳能电池工厂中所获得的益处考虑在内。消除了偏差波动后,从电池工厂向组件生产和现场应用的过程中,盈利能够增加数倍。其中的一点是在将电池和组件材料进行匹配时获得的增加的可预见性和可靠性,以持续最大化组件功率性能。如果始终与电池性能偏差纠缠则很难实现这一点。另一点是降低库存和质保需求,特别是系统运营商随着时间发展对于组件性能的监控愈来愈尽职。最后,一些不明显的工艺缺陷能够导致项目现场出现产品加速衰减或彻底失效,而这些状况将会被发现并加以改正。

在近期的一个案例中,一项单独的未检测到的故障——无法单独通过I-V测试结果而观测到——导致某制造商旗下出现数千款误处理太阳能电池。幸运的是,这些电池产品——后期未能通过湿热测试--通过使用先进的工艺监控和分析工具被发现。如果他们被应用在项目现场,产品的质保责任将导致数十万至数百万美元的损失。

最后,您期待吉瓦级太阳能电池制造商的首席技术官们在活动中就那些问题进行讨论?

如何同时实现自身发展和盈利。他们希望从我们(设备企业)身上获得什么。制造商应该对产业目标进行咨询与界定,并敦促行业中的每个人为实现目标作出自己的贡献。例如,目前我们正在突破100GW产能水平。而当我们突破了太瓦水平之后将会时怎样的情景?而这一情景离我们并不会很远了。同样的生产方式和技术是否仍旧适用?如何提高盈利水平?

因此,我将会十分期待听到制造商对于如何建造并运营能够获得规模盈利水平的想法与规划。运营上会遇到哪些挑战,以及各位制造商将如何应对?未来的生产工具与运营流程将会是怎样的?工业4.0如何适应其中?他们对产业内的商业与技术团体的期望与预期是什么,包括研究人员、设备供应商、财务人员和制造专家等?询问与回答这些相关问题是产业在发展过程中获得成功的关键。

Gordon Deans先生将出席于2018年3月13-14日在槟城召开的PV CellTech 2018研讨会,并在第二天上午的“太阳能电池生产线质量、盈利与优化”的专题议程中进行主题演讲。

同时,PV-Tech还邀请到Gordon Deans先生举办免费在线研讨会,研讨会将于2018年3月6日,星期二启动,为不同时区内的与会者提供多个时间选项。Aurora太阳能的创始人兼首席运营官将与大家谈谈如下话题:通过启用工业4.0设计特点,提高光伏电池生产过程中的质量控制。点击此处查看更多详细信息。

(责任编辑:Finlay Colville)

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