晉能光伏大尺寸多主柵異質結電池生產線　資料圖　

講述人

晉能光伏技術有限責任公司研發高級經理 黃金

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

異質結電池技術以工藝流程短、轉換效率高、雙面發電、比同質結有更多的材料選擇和效率提升潛力等優勢，成為產業化高效電池技術的重點推動方向。早期，應用于異質結電池透明導電薄膜制備關鍵設備的磁控濺射幾乎被國外壟斷，一臺百兆瓦產能的設備售價高達幾千萬，國內企業想規?；慨a很難實現。更嚴峻的是，國內相關技術儲備匱乏，從業人員經驗不足，“設備國產化”成了行業亟待破解的難題。為此，公司決定將透明導電薄膜設備作為國產化的突破口。我主動扛起了主導異質結電池磁控濺射設備設計研發的重任。

研發工作剛啟動，“產能與載板穩定性”的矛盾就成了首個攔路虎。光伏產業對產能要求苛刻，要提升產能就得擴大載板面積，但載板越大，結構穩定性越差，變形問題會直接摧毀鍍膜精度。我們從材料強度到結構力學，逐一排查可能的解決方案。最終提出“大載板結合小載板分區設計”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，保證整體穩定性，嵌入小載板實現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、制造難度低的優勢。當第一臺搭載該結構的試驗設備成功運轉，載板變形量控制在行業最優范圍時，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。鍍膜時需預留掩膜區域支撐硅片，當時行業常規1mm寬左右的掩膜雖能穩定支撐，但浪費了大量可鍍膜空間。我們將掩膜區域整體縮至0.6mm，同時把幾個核心支撐點加寬到0.8mm。最終，這套結構讓電池光電轉換效率提高了0.2%以上。

隨著產能需求升級，腔體增大后水汽控制的難題浮出水面。透明導電薄膜對水汽極度敏感，硅片、載板帶入的水汽會嚴重影響薄膜性能。我們以“源頭控制+實時監測”雙管齊下，聯系設備廠家，增設冷阱、預熱腔，并優化了水汽檢測裝置的安裝位置。經過雙方共同調試，腔體水汽含量穩定在合格范圍，電池轉換效率再提高0.1%以上，這一次的聯合攻關，讓設備的環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”的創新方案——負向電壓實現濺射，正向電壓讓電子清潔靶材表面。并聯合設備廠家攻克了雙向脈沖信號穩定輸出的難題、優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。

像這樣的發明創造還有很多，磁控濺射沉積透明導電薄膜的相關技術已授權17項國家專利，帶動更多企業投身HJT量產。當看到國產化設備在公司生產線穩定運行，其轉換效率比進口設備高0.3%、產能達4倍、價格僅為一半時，我知道，我們不僅打破了國外壟斷，更開創了“自主設計+廠家協同”的設備研發新模式。

未來，研發團隊將繼續聯合更多企業，在光伏技術創新的道路上不斷前行。