利用太陽能電池發電的普及程度在過去十年間大幅提高。

在電網智能化、發電方式多元化以及能源消費個體參與程度最大化等方面，太陽能技術的應用都將發揮至關重要的作用。大規模太陽能發電將變得越來越普遍，如今每千瓦電價已經與傳統能源(如核能和天然氣)不相上下。

光伏裝備制造

由于光伏制造行業具有明顯的規模經濟效應，全自動化連續生產非常普遍。標準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型半導體之間的勢壘稱為p-n結，允許在對側聚積電子和正穴(正電荷)，而不會重新復合。

當光線照射到光伏電池上時，電荷因吸收光子能量而逃逸并流向電池電極，產生開路電壓。多塊電池集成在一個太陽能模塊中，隨后一個模塊又與其他模塊聯接，由此產生大量電能。

太陽能電池模塊的組成部分

太陽能電池板基本制造流程概括如下：

●硅片制備

●表面織構(降低反射率)

●p-n結形成(濕化學工藝)

●氧化物蝕刻(去除不需要的表層)

●防反射涂層

●金屬接觸曬印(絲網印刷)

●金屬接觸熱處理(燒結)

●邊緣隔離(激光燒蝕)

●測試與分類

每一制造環節以及期間的所有處理步驟均需用到運動控制技術，最具挑戰性的工藝環節則是精確沉積金屬接觸層。銀和鋁漿利用絲網印刷工藝噴涂在每個硅晶片的正面和背面。光伏電池的向陽面印有一系列寬度約為100微米的精細接觸指，間距為2mm，并覆蓋有兩或三條垂直母線。電池背陽面在金屬化區域具有一組對應的母線。正反面母線的主要功能是收集電流，并與導電電極進行機械接觸。

晶片絲網印刷系統

運動控制技術要求

當前，單晶光伏電池的能量轉換效率接近20%，硅單結電池的最大理論極限效率約為29%。轉換效率的提高可降低每千瓦時的發電成本，并減少太陽能發電裝置的物理尺寸，因此制造商一直不斷致力于改進制造工藝以提高效率。

典型的硅太陽能電池生產流程需要完成多次絲網印刷操作。為提高轉換效率，必須在不降低導電性的前提下盡可能精細印刷電池正面的接觸線，這需以極高精度和重復性完成多層疊加印刷。

通過使接觸線變得更細更厚，可使更多電池面積參與太陽能轉換。例如，將接觸指的線寬從120μm縮減至70μm，同時將厚度提升一倍，轉換效率可潛在增加0.5%。另一項提高電池性能的技術是使用選擇性發射極—即對太陽能電池的硅晶片進行差異化摻雜處理。通過在金屬觸指正下方的區域進行重摻雜，而僅在其他區域進行輕摻雜，提高光線的短波響應，從而提高電池轉換效率。

減少金屬接觸指線寬可提高太陽能電池轉換效率

(1-金屬接觸指，2-摻雜邊緣，3-基體)

每個金屬接觸指下方較大的摻氮區域

(1-選擇性發射極摻氮區域)

目前有多種技術可用于制造選擇性發射極，大部分都涉及各印刷層的高精度對準和沉積。由于后續印刷層必須精確置于前一層之上，絲網對準精度是確保多層印刷觸指質量優良最為重要的指標。配有高分辨率攝像頭的先進對準系統如今已能夠實現達±10μm的對準精度。高精度位置編碼器，如雷尼紹RESOLUTE?絕對式光柵系統，是提高印刷絲網重疊精度和控制性能的關鍵。RESOLUTE光柵的工作速度高達100m/s，分辨率可達1nm，周期誤差低至±40nm。

太陽能在未來數十年內很可能成為人類最主要的電力來源。

運動控制技術可應用到光伏電池制造流程的所有階段，對于高精度絲網印刷工藝而言尤為重要。雷尼紹在運動控制領域的專業技術以及種類豐富的光柵產品系列可為OEM廠商與最終用戶提供最前沿的測量解決方案，滿足運動控制需求。