晉能光伏大尺寸多主柵異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)線　資料圖　

講述人

晉能光伏技術(shù)有限責(zé)任公司研發(fā)高級經(jīng)理 黃金

這條生產(chǎn)線是晉能光伏在2020年投建的全球首條百兆瓦、大尺寸多主柵異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)線。如今，該條生產(chǎn)線在市場上依然是主流配置。

異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)以工藝流程短、轉(zhuǎn)換效率高、雙面發(fā)電、比同質(zhì)結(jié)有更多的材料選擇和效率提升潛力等優(yōu)勢，成為產(chǎn)業(yè)化高效電池技術(shù)的重點推動方向。早期，應(yīng)用于異質(zhì)結(jié)電池透明導(dǎo)電薄膜制備關(guān)鍵設(shè)備的磁控濺射幾乎被國外壟斷，一臺百兆瓦產(chǎn)能的設(shè)備售價高達幾千萬，國內(nèi)企業(yè)想規(guī)?；慨a(chǎn)很難實現(xiàn)。更嚴(yán)峻的是，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)儲備匱乏，從業(yè)人員經(jīng)驗不足，“設(shè)備國產(chǎn)化”成了行業(yè)亟待破解的難題。為此，公司決定將透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備作為國產(chǎn)化的突破口。我主動扛起了主導(dǎo)異質(zhì)結(jié)電池磁控濺射設(shè)備設(shè)計研發(fā)的重任。

研發(fā)工作剛啟動，“產(chǎn)能與載板穩(wěn)定性”的矛盾就成了首個攔路虎。光伏產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)能要求苛刻，要提升產(chǎn)能就得擴大載板面積，但載板越大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差，變形問題會直接摧毀鍍膜精度。我們從材料強度到結(jié)構(gòu)力學(xué)，逐一排查可能的解決方案。最終提出“大載板結(jié)合小載板分區(qū)設(shè)計”的核心思路。具體而言就是，以強度高的金屬材料形成載板的骨架，保證整體穩(wěn)定性，嵌入小載板實現(xiàn)載板變形量的精確控制。這個方案不僅解決了變形問題，還具備了拆卸方便、制造難度低的優(yōu)勢。當(dāng)?shù)谝慌_搭載該結(jié)構(gòu)的試驗設(shè)備成功運轉(zhuǎn)，載板變形量控制在行業(yè)最優(yōu)范圍時，我們打贏了第一仗。

解決了載板問題，硅片支撐與鍍膜面積的平衡成了新挑戰(zhàn)。鍍膜時需預(yù)留掩膜區(qū)域支撐硅片，當(dāng)時行業(yè)常規(guī)1mm寬左右的掩膜雖能穩(wěn)定支撐，但浪費了大量可鍍膜空間。我們將掩膜區(qū)域整體縮至0.6mm，同時把幾個核心支撐點加寬到0.8mm。最終，這套結(jié)構(gòu)讓電池光電轉(zhuǎn)換效率提高了0.2%以上。

隨著產(chǎn)能需求升級，腔體增大后水汽控制的難題浮出水面。透明導(dǎo)電薄膜對水汽極度敏感，硅片、載板帶入的水汽會嚴(yán)重影響薄膜性能。我們以“源頭控制+實時監(jiān)測”雙管齊下，聯(lián)系設(shè)備廠家，增設(shè)冷阱、預(yù)熱腔，并優(yōu)化了水汽檢測裝置的安裝位置。經(jīng)過雙方共同調(diào)試，腔體水汽含量穩(wěn)定在合格范圍，電池轉(zhuǎn)換效率再提高0.1%以上，這一次的聯(lián)合攻關(guān)，讓設(shè)備的環(huán)境控制能力達到了新高度。

為了提高靶材壽命，我們提出“雙向脈沖DC電源”的創(chuàng)新方案——負(fù)向電壓實現(xiàn)濺射，正向電壓讓電子清潔靶材表面。并聯(lián)合設(shè)備廠家攻克了雙向脈沖信號穩(wěn)定輸出的難題、優(yōu)化了放電模式的切換邏輯。最終，靶材壽命延長至整個生命周期，減少了停機打磨帶來的人力和物力浪費。

像這樣的發(fā)明創(chuàng)造還有很多，磁控濺射沉積透明導(dǎo)電薄膜的相關(guān)技術(shù)已授權(quán)17項國家專利，帶動更多企業(yè)投身HJT量產(chǎn)。當(dāng)看到國產(chǎn)化設(shè)備在公司生產(chǎn)線穩(wěn)定運行，其轉(zhuǎn)換效率比進口設(shè)備高0.3%、產(chǎn)能達4倍、價格僅為一半時，我知道，我們不僅打破了國外壟斷，更開創(chuàng)了“自主設(shè)計+廠家協(xié)同”的設(shè)備研發(fā)新模式。

未來，研發(fā)團隊將繼續(xù)聯(lián)合更多企業(yè)，在光伏技術(shù)創(chuàng)新的道路上不斷前行。