陶瓷辊道式太阳电池烧结退火炉的最新进展-袁向东

陶瓷辊道式太阳电池烧结 退火炉 的最新进展 袁向东 总经理 2018.11.09 西安 目 录 1、公司介绍 2、 PERC电池烧结退火解决方案 3、使用效果  北京金晟阳光 位于北京市朝阳区 ， 2013年 10月设立 ； 国家高 新技术企业 ， 中关村高新技术企业 、 中关村金种子企业 。  莱芜金晟阳光 位于山东莱芜国家高新区 ， 北京金晟阳光 控股 60%； 国家 高新技术企业 。  金晟阳光是一家以陶瓷新材料为核心部件 ， 研发低能耗高性能 光伏设备及配套新工艺的高新技术企业 。  2017、 2018连续二年入围中国创新创业大赛行业 总决赛 。  连续四年 SNEC上海光伏展会 “ 十大亮点奖 ” 。  6项发明专利 、 6项 实用新型专利 。 企业简介 国家高新技术企业 中关村高新技术企业 中关村金种子企业 北京市专利试点单位 SNEC2015“十大亮点” 评选“亮点荣耀奖“ SNEC2017“十大亮点” 评选“兆瓦级翡翠奖“ SNEC2016“十大亮点” 评选“兆瓦级翡翠奖“ SNEC2018“十大亮点” 评选“兆瓦级翡翠奖“ 企业简介 硅片检测 磷扩散 /硼扩散 1 清洗制绒 陶瓷辊道式连续扩散炉 2 3 制氮化硅薄膜丝网印刷 洗磷刻蚀 456 微孔陶瓷布气臭氧 设备 烘干、烧结 辐照退火 陶瓷辊道式烧结炉 、 烘干炉、燃烧塔 陶瓷辊道式辐照退火炉 检测分选 7 8 9 陶瓷辊道式烧结退火一体炉 金晟阳光主导产品在光伏产业链中的位置 电池组件 光伏电站 产品定位 ：以陶瓷新材料为核心部件开发 新型晶硅电池 设备 。 竞争优势： 关键部件都使用陶瓷新材料， 具有 降低 能耗 和 提高电池 效率 的 竞争优势 。 太阳电池 晶硅太阳电池生产流程 （ PERC电池新增设备 ） 一、公司介绍 安装场地受限 ， 新增 的抗光衰 设备不能 接到烧结炉后面组成一条连续的生产线 ， 迂回 安装 或者 离线 安装 。 在烧结炉一侧迂回安装的抗光衰炉 用户痛点 PERC电池痛点及解决方案 P A 技 术 处 理 + L I D 4 8 h未 经 处 理 + L I D 4 8 h初 始 效 率 2 0 . 6 2 0 . 4 2 0 . 2 2 0 . 0 1 9 . 8 1 9 . 6 1 9 . 4 1 9 . 2 1 9 . 0 转 换 效 率 2 0 . 5 1 9 . 0 8 2 0 . 1 8 处理前衰减 5%左右 处理后衰减 1%以内 太阳光照 效率衰减 辐照退火  PERC电池 存在致命的痛点光致衰减 （ LID） 现象 （ 效率衰减 ~5%） ；  解决办法：在烧结炉后面新增一台抗光衰设备对 电池片进行抗光衰处理 ， 抑制电池效率 衰减 （ 降 到 1%以下 ） 。 PERC电池痛点： 光致衰减现象 迂回安装的抗光衰炉 离线安装的抗光衰炉 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 抗光衰 设备 2：链式光注入烧结设备：链式烧结炉  用金属网 带传输 电池片 、 900℃ 烧结  金属网带带走大量热量 、 能耗 150KW  有水冷 、 炉体长 12米  金属网 带污染电池 片  200-400片叠放在一起 ， 间歇加热 、 通电 处理 70分钟；间歇性生产  电池光 衰 2%、 均匀性差  在线半成品 5000片 ， 上道工序质量波动 会导致损失 5万元  长度 4米 、 能耗低 （ 15KW）  金属网带传输电池片 ， 连续均匀接受 光源照射；连续化生产  全波段 LED光源 、 有效射线利用率低  电池光衰 1.5%  长度 6米 、 能耗高 (114KW) 抗光衰 设备 1：电注入 PERC电池线使用的 烧结设备 和 抗光衰设备 行业现状 1、 烧结和抗光衰工艺必须由二台设备完成 ， 设备 总长度 16~18米 ， 新增抗光衰炉没有 合适 场地安装 ； 2、 PERC电池 光衰标准 由 3%降低到 1%以下 ， 目前 设备 都 不能满足 未来光衰＜ 1%的 要求。 痛 点 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 主流烧结设备：链式烧结炉 （ 市占率 100%）  通过 金属网带 循环进出炉子 传输电池片 ， 金属网 带会带走大量热量 ， 双列炉 能耗 高达 150KW。  有水冷 、 炉体长 12米 。  金属网带污染电池片 、 影响电池效率 。  电炉丝燃烧塔 ， 能耗高 、 燃烧效率低 。 新型陶瓷辊道式烧结炉  采用 陶瓷辊道 在炉内原地转动 传输电池片 ， 带走 的热量极少 ， 双列炉能耗 50KW（ 含 3个燃烧 塔 ） ， 节能 70%， 年节电 100万度 。  取消了水冷 、 炉体长 6.5米 ， 节省占地空间 。  炉内全陶瓷结构 ， 对电池无污染 ， 电池效率高 。  陶瓷内芯燃烧塔 ， 能耗小 、 燃烧效率高 ， 零排放 。 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 陶瓷辊道式烧结炉产线使用视频 迂回安装的链式光注入退火炉离线安装的电注入退火炉  间歇操作： 400片电池叠放在一起 ， 间 歇加热 、 通电处理 70分钟；离线安装 。  LID1.5~2%左右 、 处理效果不均匀 。  结构简单 、 长度短 （ 4米 ） 、 能耗低 （ 15KW） 。  全波段 LED光源 、 有效射线利用率低 ， LID1.5%左右 ， 处理效果均匀 。  金属网带传输电池片 ， 连续生产 。  能耗高 (双列 114KW)。  长度长 （ 6米 ） 。 退火设备 1： 电 注入 退火设备 2： 链式光 注入  采用特定波长的 LED光源 ， 光衰小 （ LID＜ 1%） 、 处理效果均匀 。 采用陶瓷辊道传输电池片 ， 连续生产 。 能耗低 （ 单列 30KW， 双列 50KW） 。 长度 6米 ， 与 辊式烧结炉组合使用 ， 实 现了在线连续化生产 。 新型陶瓷辊道式退火炉 辊式烧结炉和退火炉组合使用，有效地 解决了新增退火炉没有场地安装的痛点 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 陶瓷辊道式退火炉产线使用视频 传统网带式烧结炉（ 12米） 链式抗光衰炉 (6米 ) 陶瓷辊道式烧结增效抗光衰炉（ 11米） 丝印机 电池测试分拣机 链式炉电池线布局 辊式炉电池线布局 墙 剩余空间 8.5米左右 烘干烧结 辐照退火 陶瓷内芯燃烧塔 1、 将陶瓷辊道式烧结炉、退火炉整合集成为一台设备 ， 用一台设备实现了两台设备的功能 ； 2、 设备总长度只有 11m，正好可以安装在现有烧结炉的位置、实现了烧结退火工艺的在线连续化生产； 3、 LID＜ 1%，电池效率提升 0.05%以上 ； 4、能耗小（ 100KW）、 运行成本低，每台设备每年 节能减排增益 100万元。 陶瓷辊道式烧结退火一体炉 二 、 PERC电池烧结退火解决方案 三 、使用效果 三 、使用效果 200℃ 230℃ 250℃ 270℃ 300℃ 350℃ 三 、使用效果 加热区 辐照区 冷却区 三 、使用效果 项目 双列陶瓷辊道式 双列金属网带式 对比计算 每年节约 对比结论 运行功率 5 5 K W （含3 个燃烧塔） 1 6 5 K W （5 5 -1 6 5 ）* 2 4 *3 6 5 *9 8 %* 0 .7 / 1 .0 -6 6 1 0 2 9 .6 冷却水 1 0 m ³ / h 1 2 m ³ / h （1 0 -1 2 ）* 2 4 *3 6 5 *9 8 %* 0 .7 / 0 .5 -2 4 0 3 7 .4 C D A 1 0 0 m ³ / h 1 2 0 m ³ / h （1 0 0 -1 2 0 ）* 2 4 *3 6 5 *9 8 %* 0 .7 / 9 .6 -1 2 5 1 9 .5 运行耗材 传输 陶瓷辊道无损耗 炉带1 条/ 年 1 5 0 0 0 *1 -1 5 0 0 0 .0 每年节约炉带损耗 1 .5 万元/ 台 长度 6 5 0 0 m m 1 2 0 0 0 m m 宽度 2 .0 m 2 .0 m 占地 6 .5 *5 ㎡ 1 2 *5 ㎡ （6 .5 -1 2 ）* 5 -2 7 .5 节约厂房面积 2 7 .5 ㎡/ 台 产量 9 m / m in 标准工艺速度 最大8 m / m in 效率 持平或略高 基础 EL 彻底消除支撑点、网袋印； 明显消除因烧结不均匀造成的EL 云片现象。 支撑点、网带印、云片等 金晟阳光-陶瓷 辊道式烧结炉-收益 分析 电池片间距按2 0 m m 计算，标准产能6 1 0 0 片/ 小时；目前正在开发7 5 0 0 片/ 小时产能设备。 效率增益 良率增益 工艺效果 能耗 每年节约电费 6 9 .7 万元/ 台 （6 .5 -1 2 ）* 5 *3 .5 *1 5 \ 1 0 万级\ 1 0 0 0 p a 约节约净化空调4 .5 K W -2 7 0 4 2 .1 占地面积 每年净化空调节电 2 .7 万元/ 台 三 、使用效果 节能约 70%以上；每年可节约电费及耗材共计 74万元 /台 。 （降低能耗指标） 长度只有 6.5米，节约厂房面积 27.5㎡ /台。 标准工艺速度 9.0m/min（ 6100片 /小时）； 正在开发 11.5m/min、 7500片 /小时的烧结设备。 可获得 效率增益 及 良率增益 。 三 、使用效果 折算到同产能相比较，相比其他 光注入 设备运行费用 低 50%以上 ，相比 电注入 基本 持平 或 略低 。 LID和 LeTID指标更优越； 尤其是 LeTID的优势明显 ， 符合 将来成本和性能竞争愈加激烈的 市场趋势 。 项目 金晟阳光辐照退火炉（ 单轨 ） 金晟阳光辐照退火炉（ 双轨 ） 其他光注入光衰炉（ 双轨 ） 电注入（ 双轨 ） 人工 操作工 0 操作人工成本：0 0 操作人工成本：0 0 操作人工成本：0 2 人/ 班次（离线式） 操作人工成本： 1 9 .2 万元/ 年 计算（= 4 0 0 0 *2 *2 *1 2 ） 运行功率 3 0 K W 1 8 万元/ 年 计算（= 3 0 *2 4 *3 6 5 *0 .9 8 *0 .7 ） 5 0 K W 3 0 万元/ 年 计算（= 5 0 *2 4 *3 6 5 *0 .9 8 *0 .7 ） 1 1 5 K W 6 9 .1 万元/ 年 计算（= 1 1 5 *2 4 *3 6 5 *0 .9 8 *0 .7 ） 2 0 K W 1 2 万元/ 年 计算（= 2 0 *2 4 *3 6 5 *0 .9 8 *0 .7 ） 冷却水 8 m ³ / h 1 6 m ³ / h 6 m ³ / h 0 C D A 1 m ³ / h 2 m ³ / h 3 m ³ / h 6 0 m ³ / h 运行耗材 传输 陶瓷辊道无损耗 陶瓷辊道无损耗 炉带1 条/ 年 皮带忽略损耗 占地面积 长度 6 0 0 0 m m 6 0 0 0 m m 6 0 0 0 m m 3 7 0 0 m m （裸机） 7 2 0 0 m m （含上下料） 产量 3 0 0 0 P cs/ h 6 0 0 0 P cs/ h 6 0 0 0 P cs/ h 5 5 0 0 P cs/ h 效率 效率增益＞0 .0 5 %（ 常规多晶） 效率增益＞0 .0 5 %（ P E R C 多晶） 效率增益＞0 .0 0 %（ 常规单晶） 效率增益＞0 .0 2 %（ P E R C 单晶） 效率增益＞0 .0 5 %（ 常规多晶） 效率增益＞0 .0 5 %（ P E R C 多晶） 效率增益＞0 .0 0 %（ 常规单晶） 效率增益＞0 .0 2 %（ P E R C 单晶） - - EL 无不良影响 无不良影响 无不良影响 因电流密度不均匀，造成局部过热， 会导致一定比例的E L 云片。 传输 在线式衔接烧结和测试 在线式衔接烧结和测试 在线式衔接烧结和测试 离线，增加人工成本； 或在线式，设备内增加在制品5 0 0 0 片 以上，增大工艺监控难度。 L ID ＜1 .0 %（ P E R C 单晶） ＜1 .0 %（ P E R C 多晶） ＜1 .0 %（ P E R C 单晶） ＜1 .0 %（ P E R C 多晶） ~ 1 .5 %（ P E R C 单晶） --- --（ P E R C 多晶） ~ 1 .5 %（ P E R C 单晶） ~ 1 .5 %（ P E R C 多晶） L e T I D ＜1 .0 %（ P E R C 单晶） ＜1 .5 %（ P E R C 多晶） ＜1 .0 %（ P E R C 单晶） ＜1 .5 %（ P E R C 多晶） 1 .5 ~ 2 %（ P E R C 单晶） --- --- （P E R C 多晶） 未知+ D 6 D 9 :G 1 5 光衰 工艺效果 能耗 三 、使用效果 单晶 PERC电池处理后， LID＜ 1.0%。 运行能耗低，单轨 30Kw、双规 50Kw。 长度短，只有 5~6米；在线式安装。 陶瓷辊道传输、独特控温系统，工艺温度曲线平滑稳定。 三 、使用效果 辐照退火炉 ----解决 PERC晶硅电池的光衰问题 1、 J公司基于 PERC单晶电池的验证 数据 LID： 0.4-0.6%（ 5KWh， 60~70℃ ）， bsl电注入 LID： 1.5~2%； LeTID： 0.8-1.1%（ 16KWh， 85℃ ）， bs电注入 LeTID≈3%、 bs光注入 LeTID≈1.6%； 2、 T公司基于 PERC单晶电池的量产抽测数据 LID： 0.6-0.8%（ 5KWh， 75℃ ） 辐照 退火炉 ----氢钝化晶硅体、位错、晶界内缺陷，提升电池效率。 1、 J公司单晶 PERC电池，效率提升幅度： 0.05-0.20%。 2、 T公司单晶 PERC电池，量产效率提升幅度： ≈0.05%。 3、 X公司多晶 PERC电池，效率提升幅度： ≈0.10%。 4、 L公司多晶常规电池，效率提升幅度： 0.05-0.10%. 三 、使用效果 以陶瓷新材料为核心部件的低能耗高性能 光伏设备及先进工艺技术的的集成供应商 金晟阳光愿景 谢 谢！ 袁向东： 18910183206 18663418338 邮 箱： 18910183206@189.cn 微 信： 18910183206