測(cè)量技術(shù)與太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用有何關(guān)系,？

利用太陽(yáng)能電池（也稱光伏 (PV) 電池）發(fā)電的普及程度在過(guò)去十年間大幅提高,，絲毫沒(méi)有衰減的跡象,。在電網(wǎng)智能化、發(fā)電方式多元化以及能源消費(fèi)個(gè)體參與程度最大化等方面,，太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用都將發(fā)揮至關(guān)重要的作用,。大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電將變得越來(lái)越普遍，如今每千瓦電價(jià)已經(jīng)與傳統(tǒng)能源（例如核能和天然氣）不相上下,。

近年來(lái),，太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)明顯回暖，2015年至2016年期間,，裝機(jī)容量甚至增長(zhǎng)了50%,。中國(guó)擁有世界上最大的太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng),，其新增裝機(jī)容量占據(jù)全球總量的一半。而亞太地區(qū)更已成為全球太陽(yáng)能發(fā)電量最大的地區(qū),，2016年的總裝機(jī)容量達(dá)到147.2 GW,，超越了歐洲和美國(guó)。

隨著監(jiān)管框架,、市場(chǎng)規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施投資方式的日益完善,，全球太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展在未來(lái)幾年內(nèi)可能會(huì)有所放緩。但隨著太陽(yáng)能發(fā)電成為最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模實(shí)用發(fā)電技術(shù),，到2020年前后,，它可能會(huì)再次進(jìn)入高速發(fā)展的快車道。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,，住宅和商業(yè)建筑物采用的分布式“屋頂”太陽(yáng)能發(fā)電裝置將會(huì)贏得可觀的市場(chǎng)份額,。

歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì) (SolarPower Europe) 認(rèn)為全球太陽(yáng)能裝機(jī)容量到2021年可達(dá)到約1 TW（萬(wàn)億瓦）。此外,，到2030年歐盟必須實(shí)現(xiàn)可再生能源 (RES) 比重至少達(dá)到35%的目標(biāo),，以履行其到2050年將成員國(guó)國(guó)內(nèi)溫室氣體排放量降低至1990年排放水平的20%的承諾。未來(lái)幾年,，市場(chǎng)對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備的需求可能會(huì)不斷增加,，太陽(yáng)能電池制造商和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈中的其他公司將迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。

光伏裝備制造
由于光伏制造行業(yè)具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng),，因此全自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)非常普遍,。標(biāo)準(zhǔn)單晶光伏電池以摻磷硅 (Si) 為基體（吸收體），表面具有摻氮薄層和防反射涂層,。n型和p型半導(dǎo)體之間的勢(shì)壘稱為p-n結(jié),，允許在對(duì)側(cè)聚積電子和正穴（正電荷），而不會(huì)重新復(fù)合,。

當(dāng)光線照射到光伏電池上時(shí),，電荷因吸收光子能量而逃逸并流向電池電極，從而產(chǎn)生開路電壓,。多塊電池集成在一個(gè)太陽(yáng)能模塊中,，隨后一個(gè)模塊又與其他模塊聯(lián)接，由此產(chǎn)生大量電能,。

太陽(yáng)能電池板基本制造流程概括如下：

硅片制備
表面織構(gòu)（降低反射率）
p-n結(jié)形成（濕化學(xué)工藝）
氧化物蝕刻（去除不需要的表層）
防反射涂層
金屬接觸曬�,。ńz網(wǎng)印刷）
金屬接觸熱處理（燒結(jié)）
邊緣隔離（激光燒蝕）
測(cè)試與分類

每一制造環(huán)節(jié)以及期間的所有處理步驟均需要用到運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，而其中最具挑戰(zhàn)性的工藝環(huán)節(jié)則是精確沉積金屬接觸層,。銀和鋁漿利用絲網(wǎng)印刷工藝噴涂在每個(gè)硅晶片的正面和背面,。光伏電池的向陽(yáng)面印有一系列寬度約為100微米的精細(xì)接觸指，間距為2 mm,，并覆蓋有兩或三條垂直母線,。電池背陽(yáng)面在金屬化區(qū)域具有一組對(duì)應(yīng)的母線,。正反面母線的主要功能是收集電流，并與導(dǎo)電電極進(jìn)行機(jī)械接觸,。

用于光伏電池制造的絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)可采用以下工藝步驟：

晶片光刻檢驗(yàn) — 系統(tǒng)將晶片傳送到檢測(cè)區(qū)域,，并對(duì)晶片表面的至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記）進(jìn)行成像。
圖像處理 — 使用圖像處理軟件確定每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的精確位置數(shù)據(jù),，并在內(nèi)存中定期更新這些數(shù)據(jù),，以提高多個(gè)印刷層的印刷準(zhǔn)確度。
晶片對(duì)準(zhǔn) — 在X,、Y和θ方向?qū)�晶片平臺(tái)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整以修正偏置,，然后轉(zhuǎn)移到絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版（模板）的下方。這些調(diào)整可使晶片上的基準(zhǔn)點(diǎn)與存儲(chǔ)的參考基準(zhǔn)點(diǎn)重疊,。直線光柵和圓光柵可提供必要的位置反饋,，以驅(qū)動(dòng)每個(gè)軸精確地將晶片與絲網(wǎng)對(duì)準(zhǔn),。
印刷 — 在對(duì)準(zhǔn)之后,，將晶片夾持到位，然后使用傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝直接噴涂銀和鋁漿,。

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)要求
當(dāng)前,，單晶光伏電池的能量轉(zhuǎn)換效率接近20%，而硅單結(jié)電池的最大理論極限效率約為29%,。轉(zhuǎn)換效率的提高可降低每千瓦時(shí)的發(fā)電成本,，并減少太陽(yáng)能發(fā)電裝置的物理尺寸，因此制造商一直不斷致力于改進(jìn)制造工藝以提高效率,。

典型的硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)流程需要完成多次絲網(wǎng)印刷操作：電池的正反面至少有兩次單獨(dú)的印刷工序,。為了提高轉(zhuǎn)換效率,，必須在不降低導(dǎo)電性的前提下盡可能精細(xì)印刷電池正面的接觸線,，這需要以極高精度和重復(fù)性完成多層疊加印刷。

通過(guò)使接觸線變得更細(xì)更厚,，可使更多電池面積參與太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換,。例如，將接觸指的線寬從120 μm縮減至70 μm,，同時(shí)將厚度提升一倍,，則轉(zhuǎn)換效率可潛在增加0.5%。另一項(xiàng)提高電池性能的技術(shù)則是使用選擇性發(fā)射極 — 即對(duì)太陽(yáng)能電池的硅晶片進(jìn)行差異化摻雜處理,。通過(guò)在金屬觸指正下方的區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s,，而僅在其他區(qū)域進(jìn)行輕摻雜，可提高光線的短波響應(yīng),，從而提高電池轉(zhuǎn)換效率,。

目前有多種技術(shù)可用于制造選擇性發(fā)射極,，其中大部分都涉及各印刷層的高精度對(duì)準(zhǔn)和沉積。由于后續(xù)印刷層必須精確置于前一層之上,，因此絲網(wǎng)對(duì)準(zhǔn)精度是確保多層印刷觸指質(zhì)量?jī)?yōu)良最為重要的指標(biāo),。配有高分辨率攝像頭的先進(jìn)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)如今已能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)±10 μm的對(duì)準(zhǔn)精度。高精度位置編碼器,，例如雷尼紹RESOLUTE絕對(duì)式光柵系統(tǒng),，是提高印刷絲網(wǎng)重疊精度和控制性能的關(guān)鍵。RESOLUTE光柵的工作速度高達(dá)100 m/s,，分辨率可達(dá)1 nm，周期誤差低至±40 nm,。

總結(jié)
太陽(yáng)能在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)很可能成為人類最主要的電力來(lái)源,，其發(fā)電方式可分為集中式和分布式，后者如屋頂安裝的太陽(yáng)能電池板,。在蓬勃發(fā)展的背景下,，光伏產(chǎn)業(yè)鏈的參與者擁有著諸多商機(jī),。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)可應(yīng)用到光伏電池制造流程的所有階段,，對(duì)于高精度絲網(wǎng)印刷工藝而言尤為重要。雷尼紹在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)以及種類豐富的光柵產(chǎn)品系列可為OEM廠商與最終用戶提供最前沿的測(cè)量解決方案,，滿足他們的運(yùn)動(dòng)控制需求。