太阳能电池板组装变得更容易

——西门子太阳能行业应用案例之一

 

摘要：精密制造使用使生产环境适应力强的太阳能电池板成为了可能。西门子运动控制系统综合解决方案为精密制造提供了所需的精度和性能保证。

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在A股市场中太阳能企业每年都可以保证45％的增幅，很显然，这无疑是投资发展的好选择。根据太阳能电力协会研究和培训部部长Mike Taylor的研究表明，在过去3年里，光伏产业作为电力行业的领头羊，发展势头一直呈上升趋势。也正是光伏产业这种迅猛的发展势头，诱使了自动化企业争相加入开发太阳能电池生产控制解决方案的行列中。

Taylor说：“欧洲虽然一直是光伏产业的领导者，但是，随着美国光伏产业的发展，其大有后来者居上的意味。太阳是永不落的象征，但是，对于依附于太阳的光伏产业却没有永不落的神话。目前，光伏市场中，德国的市场规模居世界第一，西班牙紧随其后，美国屈居第三。”

Taylor又说：“2008年美国的光伏发电量突破了300兆瓦（MW）。但是，在2007年时，仅有160MW，而2006年还不到100MW。随着光伏发电在公共事业和商业储电中的普及，光伏产业必将迎来更快的发展步伐。”

多年来，西门子一直致力于光伏产业的自动化发展研究，为光伏企业推出了不断完善的太阳能电池板制造的自动化解决方案。虽然，太阳能电池板表面看起来很简单，但是，实际制造过程却相当复杂，只有对多层原材料的尺寸、切割、层压、密封等多道工艺都做到严格精确，才能保证太阳能电池板的优良性能。哪怕多层材料中的任意一层在加工中沾染了污垢、灰尘或者受到污染，都将有可能影响整个太阳能电池板的性能。太阳能电池板的组装加工过程的严格、精确，是最终产品拥有较强环境适应力的根本保证。

复杂制造

太阳能电池板的制作过程，主要包括：精确测量、切割、输送、定位、层压、绝缘、贴膜等众多复杂工艺，而且为了防止污染对于像的硅酮这类脆弱、昂贵的特殊层，需要额外添加保护膜等防护手段。如果硅层脱落、凸起、或受到严重碰撞，则都可能造成电池板组件的裂缝或者破碎。最后，为了增加电池板组件的强度，延长电池的使用寿命，则需要对电池板组件进行装框、固定。通过整套复杂的工艺，才能制造出将太阳能转换为可供使用电能的密封电池板。

位于芝加哥的一家专业制造企业，可以生产制造从建筑机械到太阳能电池板的各类设备。他们最近的一次设备改造中选用了西门子317T可编程控制器（PLC）。317TPLC采用了西门子集成运动控制CPU 317T-2 DP技术，此技术在现有标准中央处理器（CPUs）的基础上，增加了强大的运动控制功能。而且，317TPLC还专门配有一个高速闭环控制的协处理器。这不仅保证了317TPLC在执行普通任务时的优异性能，也保证了处理运动控制任务时更快的响应速度。

DMC公司（一家位于芝加哥的自动化工程和软件服务企业）技术总监Ken Brey说：“为了与原有自动化设备相配合，这次设备改造，企业专门指定选用西门子设备。企业坚信西门子设备不仅可以为企业提供连续性的硬件和软件支持，而且，能切实保证设备的运转性能和产品运营效果。企业从长期使用的经验中知道，西门子产品的全球售后服务要远胜与其他品牌。”

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像制作三明治

Brey解释说：“制作电池板就像制作三明治。不同的是，需要用玻璃面板替代面包做表层；用EVA和绝缘材料替代肉和乳酪做夹心层，最后，将做好的“三明治”太阳能电池板，放入层压机中密封就可以了。”

“芝加哥的这家电池板制造企业，在电池板组件的机械切割和组件输送两道工序中选用的是一家企业的设备，而在电池板组件的层压工序中选用了另外一家企业的设备。整个电池板制造过程中使用着并非同一厂家生产的设备。随着科技的发展，同一条生产线中，同时使用多家厂商生产的设备已经成为一个越来越普遍的现象。西门子标准化的通信模式，可以确保了不同厂商的设备间快速的无障碍通信，从而保障企业利益的最大化。”

向太阳能电池板组装这样典型的运动控制系统，一般需要控制2至8个轴。西门子317TPLC最多能控制16个轴。而且，317TPLC除了可实现精确的单轴定位外，还特别适合于复杂的、同步运动序列，如虚拟/实际主设备的耦合、减速器同步、电子凸轮盘、印刷点修正等。

印刷点套准（registration）在太阳能电池板层压工艺中尤为重要，是光伏电池薄膜层校准的关键。使用西门子STEP 7软件，只需要一个程序就可以保证印刷点套准，大大方便和简化了配置和程序编制。

使用西门子317TPLC的太阳能电池板组装机，CPU就可以实现对系统运动控制的全面管理，例如，通过4伺服轴就可实现层的精确定位。不需要外加远动控制器，就可以保证设备的高速运转。而且，通过317TPLC内置的减速器同步和参考点探测，就可实现精确的层套准。

西门子解决方案供应商DMC公司不仅将西门子的太阳能自动化解决方案成功应用于芝加哥的这家太阳能电池板制造企业，而且，也成功将其应用于欧洲的太阳能电池板制作企业。

根据太阳能电力协会Taylor对公共事业的统计，预计在未来5年里将有2500MW电力来自光伏发电。随着光伏发电向公共事业以及像沃尔玛这类大型商业用电的普及，使得越来越多的企业争相恐后的加入到太阳能电池的制造行列中，由此带来的西门子电池板组装机解决方案的需要，也必将达到前所未有的高度。