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LED引领太阳能行业发展
对于太阳能行业来说，2020年将是值得铭记的一年。在实现2019年的强劲扩张后，由于新冠疫情的持续蔓延，太阳能行业在2020年出现了一些不确定因素。 若干趋势会一直延续到2020年及2020年以后，其中之一便是业界对基于LED的模拟器能够满足其计量需求越来越有信心。LED闪光器在2019年轰动一时，许多公司都对这项技术充满信心，许多项目的生产线末端安装了基于LED的模拟器。WAVELABS是一家总部位于德国萨克森州的制造企业，主要生产Sinus-220 LED IV型电池测试器等产品。据该公司报告，与2018年相比，其销售额增长了7倍。 LED太阳光模拟器在近几年才被市场广泛接受。此前，自工业太阳能电池制造伊始，脉冲（AC）和连续（DC）氙灯便一直是效率测定的标准光源。由于固态照明技术的突破式发展，基于LED的光源已被证明是一种更好的测量方法。主要原因在于LED能够将各种颜色结合在一起，从而更加准确、可靠地匹配太阳光谱。本文旨在揭示氙灯模拟器和LED模拟器的优缺点，以及在选择模拟器光源时需要考虑的因素。另外，本文还将阐述一些表明基于LED的技术在太阳能计量领域具有强劲趋势的其他因素。 氙光的优缺点 氙灯最突出的缺点是其与标准光谱之间存在较大偏差（如图1所示），这主要是由波长大于750nm（纳米）的氙光波峰造成的。氙光谱的偏差远远超出A级设备的允许公差，从而导致了效率测定的不准确。
于瑞士深耕动力电子设备制造 30 余年
Studer 自创立之初便一直走在储能逆变器制造的最前沿。尽管在该行业不断演变的过程中，新的竞争对手层出不穷，但 Studer 始终保持着自身的领先地位。Studer 的所有制造活动均按照最高质量标准在瑞士进行。以下，Studer 销售主管 Serge Remy 带领 PES 回顾了 Studer 30 多年的历史，并向 PES 讲述了 Studer 的现状。 开创期 以下故事的主角是一家于瑞士萌芽并逐步发展壮大的公司。 1987 年，该公司创始人 Roland Studer 萌生出一个伟大的想法：将高价值能量调节设备推向一个崭新的市场，一个当时尚处在发展初期的市场，并将该等设备销往瑞士以外的其他国家。这个崭新的市场当然就是太阳能光伏市场。 首款具有模拟显示功能的 200Wp 太阳能充电控制器问世 仅一年之后，该首款设备便经过改进而达到了高达 300Wp 的峰值功率，并集成了数字显示功能。 发展壮大期 90 年代，Studer 销售额呈现出指数增长，并开发出其首款正弦波逆变器。 Studer 的创新成果之所以能脱颖而出，是因为他们并未单纯停留于发明本身，而是积极地将发明转化为新产品、解决方案和服务，从而使自身在市场上占有一席之地。 1998 年，Studer 发明了首款内置太阳能 充电的逆变器。在接下来的十年里，其业务在全球范围内扩展至可再生能源领域的其他应用，如移动、备用和通讯系统。 2000 年前夕，地方性企业 Studer Innotec 完美转身，成为一家全球性企业。 潜心创新 Studer 自创立之初便一直以创新来定义自身。事实上，正是创新这一品质造就了 Studer。 在接下来的十年里，Studer推出业界最先进对的Xtender系列模块式逆变器，该系统开启了一系列旨在优化可用能源之利用的产品。这些产品既可用作离网逆变器、电池充电器、并网馈电设备，也可为输入电网提供能量协助。Xtender 既是一种高科技设备，又是能源系统管理的关键参与者。 瑞士制造的力量 Studer 的所有产品均在位于阿尔卑斯山中部的锡永… Read more »
智能方案提升可融资能力
1996年以来，史陶比尔光伏连接器已成功连接全球超300GW光伏系统，这一数字十分惊人。PES采访了史陶比尔电连接器股份公司管理委员会成员和全球替代能源总监Matthias Mack，谈及关于企业价值观、行业发展和未来方向等话题。 PES：很高兴能再次采访您！我们和贵司有过几次愉快的采访经历，对贵司的发展也非常感兴趣。我们一直都有许多新读者，能否请简要介绍下史陶比尔？ Matthias Mack：作为一家瑞士家族企业，史陶比尔集团成立于1892年，是工业连接器（流体连接器和电连接器）、工业机器人和纺织机械这三大领域机电一体化解决方案的全球专业供应商。史陶比尔电连接器股份公司（前身为Multi-Contact）隶属于史陶比尔集团，是光伏连接器领域的资深专家和市场领导者。史陶比尔致力于提供可靠且高质量的产品与服务，以便帮助业主降低运维成本。从屋顶安装到优化器和储能，我们安全且高效的产品广泛应用在光伏系统中，不仅可以保障项目可靠性，同时能够提升其盈利能力。 PES：您认为太阳能光伏行业是否仍在高速增长？为什么？ MM：从全球范围来看，分布式光伏装机和销量的增长，推动技术成本持续下降，进而加快平价上网进程。光伏从绿色奢侈品逐渐转变为具有市场竞争力的消费品。全球大型企业正在进入光伏行业，而高质量的产品必将在ROI和可融资能力驱动的市场中，赢得胜利。 今年，我们预计全球光伏新增装机105~120GW，GW级市场将超过17个。市场仍在持续增长，这一点从我们第一季度销售数据和客户需求中可以明确地感受到。疫情短期内会对市场需求有所影响，不过达到预期的安装量应该没有问题。对于2021年的市场预估还不明晰，但是我们仍然持乐观态度。 PES：今明两年，除了新冠危机，史陶比尔还会面临什么挑战？目前形势如何，未来如何发展？ MM：我们拥有超过58年电连接专业经验，为不同行业提供可靠的电连接解决方案。1996年，史陶比尔发布全球第一款光伏连接器MC3。2002年，史陶比尔MC4面市，迅速得到市场认可，逐渐成为行业标准。迄今，史陶比尔MC4系列光伏连接器已成功连接超300GW光伏系统，接近全球光伏装机量的一半。史陶比尔能够快速响应多样化的市场需求，提供适合现场实际应用的解决方案。凭着出色和丰富的专业知识，我们能够妥善处理新冠危机带来的挑战。
可靠的异质结太阳能电池生产设备
异质结技术（HJT）是目前太阳能行业中提升太阳能电池效率和太阳能电池组件输出功率的一种最佳选择。HJT结合了掺氮晶体硅片的高质量与非晶硅薄膜层的最佳钝化效果和电荷选择特性，以及高度透明的TCO接触层，用于生产一种高性能太阳能电池，其性能超过了具有扩散发射极的传统太阳能电池，例如PERC。异质结太阳能电池由硅晶片制成，两极均使用钝化接触。由于这些非常薄的非晶硅层堆的有益能量水平、电荷载体选择性和极好的钝化特性，可能实现特别高的效率。除此之外，HJT太阳能电池非常适合双面模块应用。 与PERC或TOPCON电池相比，HJT太阳能电池的生产工艺更为简单，所需的生产步骤明显更少。而且，其组件的功率年退化率为0.45%，与PERC组件0.7％的年退化率相比要好得多。由于较高的电池效率和较低的温度系数，与传统的硅太阳能电池相比，HJT模块可提供更高的平均能量生产性能。 2019年《光伏杂志》（PV Magazine）报道了全尺寸（244cm²）双面接触异质结太阳能电池的最高效率记录，达25.11％。背面接触异质结电池26.7%效率保持了单晶体硅太阳能电池的最高记录。如今额定容量400瓦的带HJT太阳能电池的太阳能组件已经面市。 预计未来异质结电池市场会有很高的增长率。2019年的《国际光伏技术路线图》报告预计，HJT电池将在2026年占到市场份额的12％，到2029年将占至15％——十年前，只有松下一家公司生产使用该技术的产品，这种增速十分稳定。 如今，全球许多地区都已经在生产HJT太阳能电池，比如日本、新加坡、台湾、中国大陆、美国和欧洲。
硅棒的后处理——面向快速增长市场的新技术
近年来，多晶硅已经发生了实质性的改变。多晶硅于 15 年前问世，那时，它还是一种特殊产品，只有少数公司才有加工这种产品所需的复杂工艺。如今，世界上已有数十家供应商可大量供应多晶硅。 然而，令人惊讶的是，相关机器和工具的分销市场却仍处于起步阶段。尽管像沉积炉（CVD 反应器）这类关键设备在品质和数量方面都有很大的进步，但各种辅助工艺却被忽略，辅助工艺市场依然有待开发。 在钟罩被提起之前，多晶硅是有史以来最纯净的大型工业产品。但是，钟罩之外的污染风险却一直存在。采矿公司或回收公司在粉碎、分类和包装过程中采用了大量不规范的人工处理流程和简单、粗糙的方法。 拥有丰富经验的 Silicon Products Engineering GmbH (SPE) 工程师和科学家团队注意到了这种情况，于是，他们开始设计规范的后处理系统，力争为所有客户提供高度灵活性。 后处理通常包括从产品出炉（钟罩被提起）到产品粉碎，再到装袋和装箱待发的所有搬运和处理步骤。 如今，多晶硅工厂要想达到标准产量，就需要使用自动化流程来进行批量生产，这对下游流程中的产品质量和整体性能也会产生积极影响。业内的质量意识不断增强，结晶过程（基本上是单晶硅）也愈加复杂，而这项投资对这两方面也有好处。 投资目标非常明确： • 通过更换高度自动化的设备来减少耗费成本的人工操作 • 通过减少人为错误降低污染风险，确保所有流程具有较高的可重复性和可重现性 • 通过降低犯错的可能性来减少生产损失 • 确保袋装产品的外观均匀，以此作为企业的名片。 但是，要想实现这些目标，企业需要具备丰富的经验和高超的工程技术。 后处理的核心过程是粉碎、分类和装袋。 如今，多晶硅工厂要想达到标准产量，就急需使用自动化流程，这对下游流程中的产品质量和整体性能也会产生积极影响。 要想将通过 CVD 工艺生产的硅棒凿碎，气动锤是首选工具。气动锤完全处于密封状态，可覆盖所有金属零件，而且使用由碳化钨 (WC) 制成的特殊形状凿具来防止气动电机中的润滑剂泄漏。 粉碎过程的下一步需要用到采矿和回收行业内众所周知的经典技术：颚式破碎机或辊式破碎机。其它方法（例如：高压脉冲破碎法）正处于开发阶段或测试阶段，但目前尚未实现技术突破。粉碎的主要目的是减少细颗粒（<3 毫米）的数量。颚式破碎机能够将几乎任何尺寸的进料粉碎成小碎片，粉碎过程会产生许多颗粒物：颚式破碎机产生的颗粒物数量可比辊式破碎机多两倍，具体数量取决于工艺参数。辊式破碎机产生的颗粒物和污染较少，但是对进料尺寸的要求较高。
专家访谈 一切皆在于真空
Pfeiffer Vacuum 应用与项目经理 Jonas Dobner 到访 PES China。我们当然非常想了解他们的最新真空技术和解决方案。这些技术和解决方案正逐渐在可再生能源领域发挥影响力，可用于泄漏检测和生产企业内使用的各种类型的锂离子电池。这家公司在业内拥有悠久的历史，随时准备应对未来的挑战。 PES：欢迎您再次来到 PES China！很高兴能采访您。您可以先简要介绍一下 Pfeiffer Vacuum 吗？ Jonas Dobner：Pfeiffer Vacuum 业务范围涵盖开发、生产和分销用于真空产生、测量、分析和检漏的组件和解决方案。Pfeiffer Vacuum 是一家全球性公司，在全球拥有 3,200 名员工。Pfeiffer Vacuum 可提供用于锂离子电池生产的可靠真空和检漏解决方案。 PES：我们知道，随着气候变化和环保意识的提高，人们对储能领域内利用改进技术设计的可再生能源解决方案的需求会越来越多。这一切都需要依靠真空技术。您能否解释一下对于锂离子电池来说这意味着什么？ JD：真空应用在锂离子电池的生产过程中必不可少。工厂需要在真空环境下混合浆料，然后再把浆料涂到电池的电极上。卷材干燥和电解液灌注也需要在真空环境中进行。 此外，在质量控制中，检漏是一个必不可少的步骤。检漏的目的是保护电池组件、冷却系统、电池模块和电池组免受潮气侵袭。而且，检漏还能避免有害物质产生或逸出。 PES：我们知道，锂离子电池的用途越来越多。所有锂离子电池的 生产方法都相同吗？ JD：并非如此，不同类型的锂离子电池的生产步骤略有不同。目前，市场上有三种常见的电池： 软包电池（因外形特点也被称为咖啡袋）、方形电池（电池被装入一个稳定的矩形外壳中）和圆柱形电池（也就是超市里常见的电池）。圆柱形电池包括消费型圆柱形电池以及在电动汽车或并网应用中使用的较大圆柱形电池。
M12 太阳能电池正在迅速进入市场
去年，人们依然相信太阳能行业内的下一个太阳能电池尺寸标准是 M6。当时，尽管更大尺寸的 M12 太阳能电池即将面世，但人们并不认为批量生产很快就能实现。仅一年后，M12 太阳能电池已经上市，一些组件生产商已经宣布他们将在 2020 年第三季度大规模生产由 M12 电池制成的组件。本文将研究此类组件的可能布局及其对组件生产商和生产设备供应商的影响，研究重点为组件后端生产设备。 新一代组件生产设备将采用何种布局？ 对于太阳能组件生产商和太阳能制造供应链而言，这是一个重要问题。目前有一点非常明确：制造设备需要改变才能适应最新的组件布局。 在本文中，我们将研究电池/组件尺寸的变化以及二者对组件后端生产的影响。在最好的情况下，它仅会使现有设备升级，但是，最新出现的大尺寸电池却意味着旧设备将被淘汰。 长期以来，太阳能电池的尺寸为标准尺寸，其边长为 156mm × 156mm (M0)。电池尺寸在标准尺寸确定后近 10 年之后才发生了第一次变化。如今，电池尺寸已达到 M12，其边长为 210mm × 210mm，参见图 1。电池尺寸的每一次变化都会使陷光面积增加，从最初不足一毫米的细微变化发展到如今的大幅度增加。与 M0 相比，M12 的陷光面积增加幅度高达 81.2%。 长期以来，业界一直认为 M6 将成为新的标准尺寸，同时也会出现一系列不同的尺寸。M6 电池的边长为 166mm × 166mm。与 M0 电池相比，其陷光面积大约增加了 13.2%。尺寸增加直接导致每个组件的总功率增加。考虑到业界的主要目标是增加每个组件的功率，似乎进一步扩大硅晶片尺寸是顺理成章之事。 提高电池和组件性能的另一种方法是使用全新电池材料组合（PERC、HJT 或 TopCon）或全新制造技术：使用多条母线或智能线路，采用双面式、瓦片式或铺装式。参见图 2，了解双面 LED 太阳模拟器示例。 但是，通过增加电池面积来提高功率输出应该是极具成本效益的，尽管生产硬件也需要随着电池面积的增加而发生显著变化。 包含 72 块完整电池的标准 M0 组件的尺寸约为 1000mm × 2000mm，参见图 3。绿线表示母线的方向以及流过组件的电流。M6 或… Read more »
薄膜太阳能组件转换效率世界纪录达17.6％
Manz集团的研究合作伙伴神华光伏科技研发有限公司刷新CIGS 总部位于北京和施韦比施哈尔的合资企业NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)自2017年成立以来，一直专注于CIGS技术的研发 Manz 集团的生产设备成就世界纪录 创新世界纪录的组件已通过德国莱茵TÜV认证 NICE Solar Energy (神华光伏科技研发有限公司)为Manz集团与中国能源投资有限公司、上海电气集团于2017年4月所共同组建的中德创新与合作公司。在北京拥有约80名专家，在德国施韦比施哈尔施韦比施哈尔拥有160名员工，具备全球最坚实的CIGS薄膜太阳能技术研发能力。日前由其在德国施韦比施哈尔的研发中心以Manz集团的设备所生产的CIGS薄膜太阳能组件达17.6％（组件面积120 x 60厘米），刷新世界纪录，并已获得德国莱茵TÜV的认证。 此次的成就主要是基于2011年Manz集团在斯图加特太阳能与氢能研究中心Baden-Württemberg（ZSW）支持下所制定的长期的技术路线图。从那时起，隶属于Manz施韦比施哈尔的CIGSlab创新线所生产的CIGS组件在效率上即不断提高，ZSW实验室的效率也得以付诸验证于生产在线。随着NICE Solar Energy于2017年4月成立，从而聚集、增进更多的能量，NICE Solar Energy得以以最快的速度进一步加快CIGS技术的研发。 Manz 集团首席执行官Martin Drasch表示： ‘我们研发合作伙伴NICE Solar Energy达成世界纪录是由多种因素共同促成的：以Manz集团在施韦比施哈尔CIGS生产在线累积数十年的工艺调适开发经验以及不断开发提升效能的生产设备做为基石。最后也是最重要的，NICE Solar Energy施韦比施哈尔和北京的同事们展现了出色的开发能力，因此我们中德团队在行业中进行了前所未有的跨地域合作。’ CIGS组件实验室最高效率为23.35％，这意味着即使现在CIGS组件量产效率实现了17.6％的世界纪录，在未来仍然拥有巨大的潜力可以进一步提高效率。除了提高组件效率外，再加上更高效的生产工艺，未来将能生产出更具成本效益的CIGS薄膜太阳能电池组件。 CIGS技术的特殊优势为能源回收期短，适合在炎热气候中的有利温度系数以及广泛应用于建筑一体化。目前，中国最大的CIGS薄膜太阳能组件生产基地—— CIGSfab正在中国中部城市重庆建设中，该基地配备了Manz生产设备，年生产能力为306兆瓦。 关于Manz集团－热情成就高效能 Manz集团成立于1987年， 是全球高科技设备制造者，业务范围涵盖太阳能、电子、能源储存、代工及客户服务。
切割：光伏行业内的创新性激光切割技术
撰稿人：Photonics Systems 集团亚洲区销售副总裁 Eckhard Schäfer 与风能一样，光伏已成为能源转化领域的主要支柱之一。同时也是我们当前所面临的最大社会挑战之一。20 年前，晶体硅太阳电池与薄膜组件的生产仍处于初始阶段。自小批次生产逐步转化为量产以来，一切都焕然一新。 自 20 世纪 70 年代起，激光行业便已开始以极快的速度发展。尽管爱因斯坦在 1917 年提出的受激发射辐射理论为现代激光技术奠定了基础，但却是美国物理学家西奥多·哈罗德·梅曼于 1960 年首次发明了激光，这也被称为是 20 世纪最伟大的发明之一。在同一时期，激光辅助金属切割工艺应运而生，也被投入工业应用中。也是在这时，人类首次实现了自动切割。激光技术终于在 20 世纪 70 年代成为了行业标准。如今，激光切割技术的灵活性与可控性均高于其他机械工艺，其质量更是无出其右。 多年来采用的 PV 激光处理技术 光伏 (PV) 行业相对而言是新兴行业，而激光处理技术早已经历了多番起起落落。回顾往昔，激光工艺历来在晶体硅太阳电池的生产流程中有着多种作用。多年来，不断有新应用用途出现，但往往很快便消弭无声。其中便包括针对金属/发射极穿孔卷绕 (MWT/EWT) 太阳能电池的激光钻孔以及激光刻蚀 (LEI)。
气体净化技术的巅峰
Gas Recovery and Recycle Limited 首席执行官、英国皇家化学学会会士 Rob Grant 博士到访 PES，为我们介绍了氩气回收技术的最新进展。长期以来，Rob Grant 博士和他的同事们一直致力于改进氩气回收技术。他对未来持乐观态度，认为各国必定能解决与此次新冠肺炎疫情有关的问题，很快恢复生产、生活秩序。当前，一种新产品正处于开发过程的收尾阶段。该产品可用于回收超高纯度的氩气，回收的氩气中的杂质含量低于 0.01ppm，而且不含氮气！ PES：Rob，你好！很高兴有机会与你对话。多年来，我们一直在密切关注 GR2L，我们发现你们会定期参与 PES Solar/PV。首先，能否请您简要介绍一下您所在的公司？ Rob Grant 博士：GR2L 成立于 2008 年，多年来一直与英国剑桥大学合作开发商用化学链燃烧纯化技术。该技术可解决现有常规气体净化技术无法解决的 10-10,000ppm 杂质量差距（例如，微电子工业处于下限水平，而普通化学加工行业则处于上限水平)。 我们专注于惰性吹扫气体的回收、纯化和再利用。高价值制造业（例如：太阳能光伏、微电子和航空航天领域和医疗市场内的 3D 金属增材制造）通常需要使用这类气体。 如今，GR2L 聚焦于光伏行业内的氩气回收，因为将硅结晶成硅锭的过程中需要使用大量氩气，这是制造硅基太阳能电池的第一步。 2010 年，我们开始与总部位于英国盖特威克附近的英国气体技术集团合作生产 GR2L 的旗舰产品 ArgonØ ¬™并将这种产品推向市场。在半导体和医疗市场，英国气体技术集团在高纯度气体装置方面一直处于领先地位，并且正在与 GR2L 合作。 PES：多年来，你们一直在全球多个行业内开展业务。目前，太阳能/光伏行业的重要性如何？在过去半年里，新冠肺炎疫情在世界各地蔓延，你们的业务在此期间发生了哪些变化？ RG：迄今为止，对我们来说，太阳能市场依然是最大的市场，亚洲业务在全球业务中占据主导地位，而 GR2L 的亚洲业务一直在持续增长。如今，太阳能硅锭生产设施都需要使用高纯度氩气吹扫改成 長晶爐，以确保硅晶圆在纯度和性能方面达到要求。 但是，此次新冠肺炎疫情致使我们的太阳能客户将产能和氩气回收方面的投资推迟了 6-12 个月，而且，液化空气供大于求（氩气是液化空气生产过程中的一种副产品）也导致氩气价格持续走低。 在西方，这种影响并不明显，因为天然气公司关闭了许多空气分离装置，导致高纯度氩气的价格上涨，对氩气循环利用的需求也在增加。除太阳能行业以外，有关热处理市场的询价数量显著增加。 PES：ArgonØ ¬™ 已经上市销售了一段时间，那么，这款产品的工作原理是什么？它是否经过任何改进？如何保持自身特色？ RG：作为ArgonØ ¬™核心部件的化学链燃烧净化器是 GR2L 的特色专利产品。而且，它可以达到的气体纯度高于 0.5ppm。因此，GR2L… Read more »
