德國LPKF樂普科助力中國建設(shè)GW級鈣鈦礦太陽能產(chǎn)線

鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），作為第三代高效薄膜電池的代表，是一種利用鈣鈦礦型有機(jī)金屬鹵化物作為吸光半導(dǎo)體層材料的太陽能電池。鈣鈦礦電池不僅效率提升空間大，如單節(jié)鈣鈦礦電池理論效率可達(dá) 31%，鈣鈦礦疊層電池理論效率可達(dá) 43%（高于晶硅電池的 29.4%）；而且制造工藝簡單，生產(chǎn)能耗低以及原材料容易獲得等。

2022年8月18日，中國科技部等九部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》，著重強(qiáng)調(diào)“研發(fā)高效硅基光伏電池、高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池技術(shù)”。

2022年7月14日，美國能源部宣布了一系列新舉措，計劃投資5600萬美元，用于擴(kuò)大薄膜組件產(chǎn)能和實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化。

基于鈣鈦礦太陽能電池上述突出優(yōu)勢以及重大政策利好，國內(nèi)眾多公司紛紛投資鈣鈦礦太陽能，并計劃于2023年在中國建成多條GW級鈣鈦礦電池產(chǎn)線。

與其他薄膜太陽能電池制程一樣，鈣鈦礦薄膜太陽能電池在制造過程中也有三道激光 劃線工藝。這三道劃線工藝非常關(guān)鍵，不但對提高電池轉(zhuǎn)化效率有著重要作用，并且負(fù)責(zé)這三道工藝的激光設(shè)備也在整條產(chǎn)線投資中占據(jù)很大的比重。因此，為GW級鈣鈦礦產(chǎn)線配備一套性能優(yōu)成本低的激光劃線系統(tǒng)成為各大鈣鈦礦廠商的當(dāng)務(wù)之急。

德國LPKF太陽能設(shè)備有限公司（LPKF SolarQuipment GmbH），自2006年以來，15年如一日，潛心專注于研制薄膜太陽能激光劃線系統(tǒng)。其苦心孤詣打造的大型激光劃線設(shè)備LPKF Allegro因其高產(chǎn)能，高精度，高可靠性等特點(diǎn)，已被全球薄膜太陽能廠商廣泛認(rèn)可和采用，總裝機(jī)量超過200臺，當(dāng)前在運(yùn)行設(shè)備總產(chǎn)能逾10GW。

面對中國眾多鈣鈦礦廠商迫切的提效降本的需求，德國LPKF公司特向中國市場推出其最新型激光劃線設(shè)備LPKF Allegro BK24。該款激光劃線設(shè)備具有如下三個特點(diǎn)

1.產(chǎn)能高雙核驅(qū)動，配備24路加工光束，單機(jī)產(chǎn)能超過500MW.

2.精度高擁有多項(xiàng)LPKF獨(dú)有“黑科技”，刻劃精度≤+/- 10um，已在大面積薄膜組件上實(shí)現(xiàn)死區(qū)130微米以下。

3.可靠度高獨(dú)特的設(shè)計理念，設(shè)備稼動率超過98%。

一、 雙核24路結(jié)構(gòu)，單機(jī)產(chǎn)能超過500MW

目前市場上友商的激光劃線設(shè)備一般為8路結(jié)構(gòu)，刻劃速度為1.5米/秒，總劃線速度最大12米/秒；而LPKF Allegro BK24配備了24路工作光束，刻劃速度2.5米/秒，總劃線速度可達(dá)60米/秒，工作效率提高5倍。

如此高的刻劃速度，主要?dú)w功于其獨(dú)特的設(shè)計-劃線時玻璃不動，靠驅(qū)動激光工作頭往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)劃線。而友商劃線設(shè)備都是劃線時激光頭不動，靠玻璃基板來回運(yùn)動實(shí)現(xiàn)劃線，因?yàn)椴ＡЩ逡话忝娣e要達(dá)2平方米以上，如果玻璃基板運(yùn)動速度太快，玻璃會顫動，不光影響精度，而且提高了玻璃基板破碎的可能性，所以玻璃基板的速度一般為1.5米/秒。

樂普科劃線設(shè)備的核心-激光工作頭，結(jié)構(gòu)輕便，緊促，緊固。內(nèi)部整合有12路激光光路，劃線時，玻璃不動，帶有12路加工光束的激光頭在氣浮導(dǎo)軌上來回運(yùn)動，加工速度可達(dá)2.5米每秒。

樂普科Allegro BK24為雙核結(jié)構(gòu)，配備了兩個激光工作頭，每個激光頭12路加工光束，精確配合，同步運(yùn)動，在保證高精度的同時，使單機(jī)產(chǎn)能超過500MW成為可能，這樣，GW級鈣鈦礦產(chǎn)線只需要配備2套6臺劃線設(shè)備。而使用常規(guī)8路激光劃線設(shè)備，GW級產(chǎn)線可能需要8套24臺劃線設(shè)備。由此可見，采用樂普科BK24，占地面積，能耗，人工能差不多降低75%。而且，跟24臺設(shè)備相比，6臺設(shè)備的后期維護(hù)保養(yǎng)成本也會低很多！

二、 設(shè)計巧妙，精度高，死區(qū)可做到130um

對于鈣鈦礦薄膜太陽能模組來說，死區(qū)是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。眾所周知，薄膜太陽能模組是由一百多個子電池串聯(lián)起來組成的，每個子電池包含兩個區(qū)域不能發(fā)電的死區(qū)與可以發(fā)電的有效區(qū)，死區(qū)越小，有效發(fā)電面積就越大，模組的輸出功率就越大。

德國LPKF樂普科公司擁有強(qiáng)大的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，自2006年以來，團(tuán)隊(duì)中的激光技術(shù)專家，驅(qū)動控制技術(shù)專家以及計算機(jī)軟件工程師不斷創(chuàng)新，發(fā)明了直線電機(jī)光柵尺氣浮軸承組合驅(qū)動裝置，在線自動對焦，在線電池寬度檢測與校正，在線實(shí)時軌跡跟蹤，在線死區(qū)監(jiān)控等多種“黑科技”，提高劃線精度，降低死區(qū)。

憑借以上“黑科技”，樂普科可在大面積薄膜太陽能模組把死區(qū)面積降到130um以下。以1米x 2米，子電池寬度為5毫米的薄膜太陽能模組為例，當(dāng)死區(qū)由250微米降到130微米時，假設(shè)轉(zhuǎn)化效率為16%，每塊模組可多輸出7.5瓦。

三、 設(shè)計理念獨(dú)特，可靠性高，設(shè)備稼動率98%以上

樂普科激光劃線設(shè)備基座由重達(dá)十余噸的天然花崗巖材質(zhì)制成，熱脹冷縮率低，緩沖性能好，是設(shè)備可靠度高的有力保障。另外，劃線時大面積的玻璃基板不動，激光頭運(yùn)動也大大提高了設(shè)備的可靠度。

劃線時無論是玻璃基板往復(fù)運(yùn)動，還是激光頭往復(fù)運(yùn)動，都是依靠驅(qū)動系統(tǒng)一直驅(qū)動玻璃基板或激光頭來實(shí)現(xiàn)劃線，因此，驅(qū)動系統(tǒng)對劃線的精度和穩(wěn)定性都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。與絲杠伺服電機(jī)加機(jī)械軸承傳統(tǒng)三件套驅(qū)動系統(tǒng)相比，樂普科設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)采用了直線電機(jī)光柵尺加氣浮軸承，動件與導(dǎo)軌之間沒有摩擦，因此不會有機(jī)械軸承常見的磨損，性能更穩(wěn)定。

此外，樂普科獨(dú)特的機(jī)械分光技術(shù)也是設(shè)備高可靠性的有力保證，通過精密裝配與調(diào)校的分光系統(tǒng)，把一個激光源分成12路，每路光束可單獨(dú)控制。與DOE分光相比，機(jī)械分光結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，穩(wěn)定性好，功率損失小，但對制造，裝配，調(diào)校要求非常高，全球也僅有樂普科采用機(jī)械分光技術(shù)。

通過采用以上獨(dú)特設(shè)計理念與先進(jìn)技術(shù)，樂普科激光劃線設(shè)備稼動率可達(dá)98%以上。

2020年9月中國明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)，將持續(xù)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展可再生能源。鈣鈦礦太陽能作為一種非常有潛力的可再生能源技術(shù)，未來可期！德國LPKF樂普科，作為全球薄膜太陽能劃線領(lǐng)域的技術(shù)和市場領(lǐng)先者，將全力服務(wù)中國鈣鈦礦客戶，向中國鈣鈦礦客戶提供最新的劃線技術(shù)，為中國鈣鈦礦太陽能的蓬勃發(fā)展助一臂之力！