简单&更多——锐德的烧结理念
发表于:2012-04-10
相比扩散、镀膜、制绒和丝网印刷等环节,烧结一环对效率的影响并不是那么重要。正如锐德热力设备(简称“锐德”)的销售总监Sunny Li说:“谁都不愿意把过多的时间花费到炉子上。”烧结炉最关键的地方在于稳定的运行时间和与上下游完美的衔接。烧结炉以前主要应用于电子行业的SMT工艺中的回流环节,所以锐德、Despatch、Centrotherm、BTU等烧结厂商都是从回流炉产业将触角延伸过来,这也是半导体行业对光伏产业的又一贡献。现在,总部设在德国,拥有20余年热处理设备制造经验的锐德率先在中国苏州设立了办事处,为中国客户提供更有效的服务。
我们所需的设备
随着光伏市场的不断发展,这几年的设备市场也出现了极大的变化。
2007年,中国企业空运100万美元一台的HCT切片机,轰动一时。那时最快一个月即可收回设备成本,光伏企业只是考虑如何尽快得到性能可靠的设备。最能说明问题的是光伏行业的某些环节或设备如多晶硅(尤其是2009年前)、逆变器、铸锭炉、丝网印刷机经常是被一家或者几家大的企业垄断的,这是不正常的。
2008年,由于电池效率从16%上升到16.5%乃至17%,行业的技术进步成为行业主流,在包括未来的很多年中,电池效率、组件效率乃至电站的整体效率都会成为行业不断提升的目标。中电光伏的赵建华博士说:“很多客户乐于花较高的价格购买高效率的组件。”高效也成为客户解决了质量问题后做出判定的首选项。
时至今日,光伏市场回归理性甚至有些“过冷”现象,客户在选择设备时,不再盲目跟风,而是更理性冷静的评审设备优劣,这个时候,设备厂商应该如何在越来越多的同业者中脱颖而出?
“我们的定位是帮助客户降低整体成本。”Sunny Li说:“这个概念包括高生产效率、降低运营成本、具备高可维护性、可操作和稳定性,同时还要节能环保。基于这样的理念,我们锐德开发了RFS和RFS-D快速烧结炉。”RFS和RFS-D的区别在于是否带烘干炉(Dryer),也就是干燥器,之前锐德也同丝网印刷企业亚系(ASYS)强强联合,将烘干设备绑定在丝网印刷机后端为客户提供整体解决方案。现在,客户可以拥有更灵活的选择。
细节:同质化竞争取胜宝典
“单就工艺来讲,烧结最主要的是把握度。”Sunny Li介绍说,“主要是看烧结的温度和时间能否与硅片和浆料的特性相匹配,烧不透或过烧都会对电池片效率产生不利影响。从客户的反馈来看,我们烧结炉的烧结结果还是稳定可靠的。从客户的反馈来看,我们的CPK数值集中度很好”锐德的回流炉在全球范围都拥有稳定的市场份额,借助多年积累热工技术和在汽车电子等严苛环境下的服务经验,再加上德国人天生的严谨性,质量对锐德来说,是按部就班、兢兢业业生产得到的必然产物,锐德把更多的精力用在了细节方面。
“如同光伏行业的很多环节一样,烧结炉的同质化情况也很普遍。”Sunny Li说,“烧结炉本身很难有差异化,但要在竞争中取胜,就必须提供差异化,所以我们的一贯风格是从细节入手,以独特的设计取胜。”
锐德为了便于客户直观了解RFS-D烧结炉,将一台具备完整功能的烧结-烘干一体机从德国总部运到苏州演示中心,这在国外烧结炉厂商中是仅有的。
Shine光能记者在锐德技术工程师的带领下参观了RFS-D烧结炉,直观的看,锐德在红外灯管的设计上匠心独具,不需要任何工具就可以在开机状态拔插,并且不用停机,可以大大增加设备的稳定运营时间。同时,在开机运行时,RFS-D的表面温度一直保持在较低的状态,这既能反映各温区隔热保温性能良好的特性,又能减低对产线室内温度调节的影响。
另外一个从外观看到的特别之处在于,烧结设备各个区域独立循环,使用了加热区烘干区两条独立的传送带来传送硅片,这样有效地提高了电池片在加热区的热效能,既是尽可能避免了长时间运转下,电池片的受热均匀性受到的影响,也同时提高电池片冷却效率。
在参数方面,全面的节能方案为减少能耗和降低环境影响树立了新基准。例如,锐德 RFS 快速烧结系统通常在 17KWh 功率下分配输送,RDS 干燥系统则只有7KWh。此外,RFS-D的内部结构揭示了其外壳温度能够始终保持在 35 摄氏度以下的原因。
快速烧结系统的处理室在结构和操作上采用了精致的设计理念,例如陶瓷绝缘体的无金属多层结构,以及先进的气流分配系统。这种热交换理念能够
在将周围气体(清洁干燥的空气)加热至处理温度的同时,借助气流冷却室内绝缘体温度。
从处理室向外,RFS 分别采用了三层不同的绝热设计,且每一层都具有出色性能。最内一层具有高温绝热特性,可以完全抵抗热冲击和热应力。中间一层提供出色的辐射反射功能,其热传导率最低。最外一层不仅具有出色的热效能,还用于提供超强的机械强度。该系统能够有效控制995摄氏度的内部高温,同时还能将外壳温度保持在 35 度以下,因此大大减少了能源消耗和对周围室温的影响。
锐德除了用心研究及改进机器的各样性能, 同时也为客户开发了可选择的VOC有机物处理系统,既高效又环保,可谓一举多得。烘干所涉及的温度一般 200°C 至350°C,在工艺过程中会产生大量的气态有机物。为防止污染与产量损失,这些气化物必须从炉腔内被可靠排出。然而,难点在于可用浆料成分的变化使得制造商难以定制有效的过滤器或冷凝器,以管理所释放的烟气。锐德热力VOC有机物处理系统通过使用先进的工艺,大大提高了太阳能电池金属化过程中有机物的分解效率,借助VOC有机物处理系统,排放到外界的有机物含量远远低于法规限定的污染物排放水平,其高温分解效率高达99.8%,这有助降减低炉腔内的污染,低烧结系统的维护成本。
过去,通常使用冷凝分离器来应对浆料变化和相关挥发性成分的难题。然而这种方法除尘效率有限,而且强制使用累积冷凝的成本较高。锐德热力氧化炉提供了一个更高效的方法。锐德的热力氧化工艺由废气热量推动,并利用这些高温将浆料中的挥发性有机成分和碳氢化合物与氧气结合,然后将其分解成水蒸气与二氧化碳。通过燃烧烟气中的长链分子,将其转变成易挥发,且难凝结的物质。这些物质能够从系统中被轻松清除,降低了在干燥器内冷凝的可能性。由于仅部署了电加热系统,因此锐德的热氧化工艺消除了形成气体的全部可能。
“RFS 和 RFS-D 快速烧结系统又一次丰富了公司数十年来积累的高性能热力工程和制造经验。相信我们的技术和全球支持网络将为光伏生产商全面提升过程效率和投资收益带来巨大的机遇。”锐德首席执行官 Johannes Rhem自豪的说。
目前SE等高效电池的研发也对烧结炉提出了新的考验。Sunny Li说:“在烧结之前的生产工艺稳定的情况下,经过Rehm烧结炉后,电池效率也会保持较好,不会产生明显波动。”
为了实现高效能,锐德也开发了双轨系统。在采访过程中,Sunny Li介绍说:“双轨系统远不是将两个轨道并到一起这么简单。”
双轨系统进片量大,同时双轨之间的进片速率如果不同,互相之间会产生很大影响,对稳定均匀性,峰值温度波动及温度响应都是不小的挑战。锐德的双轨烧结炉的温度均匀性可以达到+/-3C。
但双轨道的生产不单单是仅改变烧结设备就可以的,需要整条电池生产线的互相协作,锐德对此已经做好准备并走在前列,双轨烧结炉每小时吞吐量可达3800片。
发散式服务
几年前,由于行业发展过快和缺少经验,光伏设备垄断情况严重,从某种意义上讲是剥夺了客户的选择权,但光伏生产商一直有意识的加强对设备的认识和选择,最近一两年会选取一些不同品牌的设备放在现场实际应用。那么对于同质化严重的产品,客户更看重的是服务。
服务,从来不是一句空话。
Sunny Li介绍锐德的服务体系时说:“苏州基地除了演示功能外,我们也会随时将客户的想法在我们这里提前测试,也包括小批量实验,我们很乐于和客户沟通新的想法。”锐德始终关注客户的最终成本,这次苏州基地也是为了加强中国的维护能力,并设立了备件仓库和24小时服务工程师。
但这不是全部,锐德的理念是和客户共同成长,服务范围发散延伸到与烧结炉相关的上下游。“我们一直在做的,实际上远不止卖设备和修设备,我们要有互动,我们自身也需要具备对整条生产线设计改进的能力,而且上下游设备的衔接,都是我们和客户,和上下游的设备厂商需要不断进步的。”Sunny Li说。“德国总部对我们的支持力度很大,经常来服务技术人员来这边常驻,炉子的设计者和应用工艺师,这种沟通对我们对客户都是很有益的。同时,随着业务的进一步拓展,我们也会有在中国生产和研发的考虑,更好的服务中国客户。”
成本——永远的话题
光伏行业的成本是永远的话题,但目前光伏低谷企业生存压力骤增。在这种低成本环境下,企业应该如何生存?
带着这个忧虑,笔者问了Sunny Li最后一个问题:“我们愿意看到行业诞生一些新技术,但我们看到这个行业对技术越来越不友善了,因为成本不菲,从贵公司的角度来看,如何看待技术革新?同时对于现在的市场低谷是如何看待的?”
“你说的很对,我分析未来六个月市场不会有太明显的变化。但研发工作必须要做,关键在于如何定位以及如何走到别人前面。我们的出发点一直是帮助客户降低成本,研发也是围绕着这点来进行。我们计算过一台炉子单位时间内运行所需的电费、气费,比主要竞争对手低20%以上。这些是隐含的,我们应该让客户认识到这些。令人高兴的是,现在市场不好的时候客户更能思考如何购买合适的设备,这也让我对锐德未来的前景充满信心。”Sunny Li说,“随着行业发展回归理性,技术不断更新和良好
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