中国太阳能电池制造设备现状.docx

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中国太阳能电池制造设备现状

摘要

有数据显示，2008年全球所有光伏电池和模组制造设备销售额达44亿美元。

而据中国电子专用设备工业协会统计的数据，2008年全年中国太阳能光伏设备销售收入将达到25亿元。

目前，我国光伏设备企业从、硅片加工、太阳能电池片、组件的生产以及相应的纯水制备、环保处理、净化工程的建设、以及与产业链相应的检测设备、模拟器等，已经具备成套供应能力，部分产品如扩散炉、等离子刻蚀机、单晶炉、多晶铸锭炉、层压机、检测设备等开始出口。

值得一提的是，硅材料加工设备中单晶炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲，多线切割机已取得突破，多晶硅铸锭炉已经开始大量在国内企业中使用。

关键词：

光伏电池硅材料生产硅片加工多晶铸锭炉出口亚洲

绪言

本文介绍国内外太阳能电池制造业的情况，并且国产太阳能光伏设备已具备太阳能电池整线制造的基本能力，但高端设备仍需进口，国产太阳能生产设备竞争力增强，相继在大生产线应用，前景一片大好.而设备作为其支撑，对光伏产业的发展起到了至关重要的作用。

未来设备的技术发展方向：

提高效率、降低成本。

解决方案：

加大硅材料提纯设备及大尺寸硅片加工设备的研发生产力度，以降低生产成本；发展薄膜太阳能生产设备，进一步降低电池生产成本，提高电池转换效率。

一.国际太阳能电池设备发展概况

2003年全球太阳能电池总产量744MW，比上年增长32.5％；2004年总产量为1194MW，比上年增长60.4％；2005年总产量则达到1870MW，增长率达到了56.6％，总产能则达到了2700MW以上，最近十年全球太阳能电池总产量平均增长率为25.1％，最佳五年平均增长率为39％，最近三年的平均增长率达49.8％以上，由于全球能源危机日益严重，作为最有发展前途的可再生能源的太阳能电池，即使产量高速放大，仍无法满足急剧增长的市场需求。

尤其是最近三年，一直处于卖方市场状态处于太阳能电池产业链前端的制造设备（包括材料提纯硅片制造设备、电池制造设备、组件制造设备及相关的检测仪器等），随着太阳能电池产业的兴起得到了长足发展。

2005年全球太阳能电池相关设备及检测仪器产量超过了6000台套，销售达到了10亿美元以上。

1.1国际太阳能电池设备技术现状

以市场最大、用量最多也是最关键的晶体硅太阳能电池制造设备为例，以德国、意大利为代表的欧洲设备制造商和日本，美国设备制造商代表了当今世界相关设备的最高技术水平，其技术特征为产能高、自动化程度高并且适合越来越大（从最初的103mm×103mm、125mm×125mm方硅片发展到目前主流156mm×156mm方硅片，及未来两年的210mm×120mm方硅片）、越来越薄（300μm——270μm——210μm——180μm）的硅片工艺。

尤其是德国，已成功地推出了代表国际最先进水平的、几乎不需要人工干预的适合210mm×210mm方硅片生产的全自动生产线设备。

现今国际典型的大生产线，其产能已从五年前的每条线几兆瓦发展到了25兆瓦（MW）甚至单台设备产能达到了50MW（如德国某公司生产的大型全自动平板式PECVD设备）。

1.2国际太阳能电池设备主要生产区域及生产厂家

国际太阳能电池主要生产区集中在欧美日等发达国家，依产量的大小排序分别为日本、欧洲、美国、中国、印度、澳大利亚等，其中日本太阳能电池的产量约占全球产量的一半，欧洲以全球约四分之一的产量于2002年超过美国占据第二位，中国虽然基数很少但发展最为迅猛，并于2004年以51.8MW的产量一举超过印度而成为世界第四大生产区域。

同太阳能电池主要生产区域相同，国际太阳能电池生产设备厂商也主要集中在欧美日等国。

其中欧洲及日本的电池制造设备、美国及欧洲的晶体硅材料提纯及制造设备代表了行业当今国际最高水平，也占据了相关领域大部分市场。

电池制造设备中，尤其以德国的大生产设备最有特色，占据了除日本之外的大部分市场，而日本则由于技术垄断、封锁等原因，设备大多限日本国内使用，只是到最近两年才开始少量外销。

值得一提的是，我国国产的太阳能电池制造设备如扩散炉、等离子刻蚀机、清洗机、管式PECVD，烘干/烧结炉和组件制造设备中的层压机、材料制备设备中的单晶炉等设备近年也以优良的性能价格比和良好的可靠性，适用性得到国内广大客户的认可及世界的瞩目。

1.3国际太阳能电池设备主要生产厂家

德国Centrotherm公司：

专业生产太阳能电池设备，可提供全套太阳能电池生产设备及技术，其高产能环保型扩散炉、管式PECVD、烘干/烧结炉、清洗腐蚀制绒设备以及周边PN结刻蚀设备等代表了当今世界的最高水平，占领了国际上主要的高端生产线市场，近两年始终处于满负荷生产状态。

德国Roth＆RaU公司、OTB公司、日本导津公司：

大生产型平板PECVD设备国际领先。

意大利Baccini公司、英国DEK公司、德国ASYS公司等的生产型全自动丝网印刷设备，基本上垄断了全球晶体硅太阳能电池的印刷设备市场，其中DEK主要面向中低端市场，而Baccini、ASYS主要面向中高端市场，其中仅Baccini公司一家2005年的订货量就接近1GW（1000MW，40台×25MW/台）。

美国的AppliedFilms公司的薄膜设备、美国BTU（已收购RTC公司）的烧结设备等也非常有特色。

美国GTSolar为公司的多晶硅铸锭炉及美国、日本的单晶炉也都处于国际领先地位。

二.国内太阳能电池设备发展现状

2.1国内太阳能电池设备市场现状

我国对太阳能电池的研究起步于1958年，上世纪80年来末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使我国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子提升到6个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。

欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司，超常规发展给我们光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。

2005年中国太阳能电池生产总量达到139MW，较2004年猛增了179％，预计2006年仍会高速增长。

2005年中国太阳能电池组件的销售量则达到了375MW，在2004年增长300％的基础上增长了136％，预计2006年仍会有较大幅度增长。

同太阳能电池及组件生产的大幅度增长相对应，我国太阳能电池设备市场也高速增长，自2003年开始，截止2005年12月，我国在短短的三年时间内新上标准太阳能电池生产线（25MW/条）17条，产能接近450MW，是2002年产能的100倍左右，按当时每条线设备5000万元人民币的平均投资计算，设备市场高达8.5亿元人民币，如果算上用于解决硅片短缺而用于购买材料制造设备如多晶硅铸锭炉、单晶炉、切割机、线锯等的投资，国内相关设备的市场总额将超过了12亿人民币，其中约三分之一的市场被国产设备占领，几年来累计为国家节约外汇约一亿美元，为用户节约投资近8亿元人民币，2005年共销售相关设备约330台套，销售额近2.5亿元人民币。

部分设备如单晶炉出口日本等市场。

2.2国内太阳能电池设备技术现状

电池及组件生产设备方面，2002年以前，国内四条骨干太阳能电池生产线设备多来源于进口，国产部分原用于半导体线的设备在生产厂家零星应用，其性能、可靠性、实用性都无法保证。

自2002年开始，通过和一流企业合作并引进先进的工艺技术，历经多次技术升级，国产的太阳能电池及组件生产线关键设备如8〃扩散炉（用于6〃即156mm×156mm太阳能电池方片）、等离子刻蚀机、低温烘干炉、高温烧结炉，清洗机、层压机等相继在国内生产线上替代进口设备得到广泛应用，特别是2004年研制成功的电池片制造最关键设备之一热壁式生产型PECVD设备，使我国除全自动丝网印刷机外已基本具备太阳能电池制造设备整线供给能力。

太阳能电池及组件生产关键的八种设备中的五种扩散炉、等离子刻蚀机、烘干/烧结炉、清洗机、层压机（组件生产用）已基本和国际水平相当，且性价比优势十分明显，已占据了国内市场的绝大部分，并成功阻止了进口设备的批量进入，今年已开始引起欧美及东南亚商家的关注，开始少量出口。

PECVD产能及工艺水平已接近世界先进水平，已开始越来越多地得到国内用户的使用，但自动化程度（自动装卸片）尚有差距。

另两种关键设备，全自动丝网印刷机和自动分检机由于核心技术无法取得突破，整体水平和国外差距巨大，国内生产线几乎全部采用了价格高昂的进口设备。

材料生长设备中的单晶炉技术性能虽然与国际先进水平有差距但并不大，且具备性能价格比优势，借助硅材料短缺的难得契机，得以形成批量生产，占据了国内市场并少量出口。

2.3国内太阳能电池设备主要厂家情况

目前国内专业或兼顾从事太阳能电池相关设备生产的厂家约20多家，从业人数约4000人，主要生产厂家有中国电子科技集团第四十八研究所，北京七星华创电子设备公司、西安理工大学附属工厂、北京京运通公司、北京京仪世纪公司、深圳捷佳创公司、上海太阳能科技公司、河北秦皇岛奥瑞特公司等。

三.未来太阳能电池设备技术发展趋势

太阳能电池制造设备的发展目的是为了提高电池的最终产品质量、光电转换效率及整线生产效率，同时降低生产成本，因此，未来设备的技术发展将始终围绕着以下几方面进行：

1、提高单机自动化水平、增加批次装片量、提高单机生产效率。

2、设备间机械手自动传送、在线检测、提高整线生产效率，减少人工干预，降低碎片率。

3、将更先进的工艺技术物化于设备，进一步提高太阳能电池的光电转换效率、降低每瓦成本。

4、进一步发展适合大尺寸（从最初的适用于103mm×103mm、125mm×125mm方硅片发展到目前主流的156mm×156mm方硅片，及未来得210mm×210mm方硅片等）、薄硅片的工艺技术设备（300μm－270μm－240μm－210μm－180μm－150μm等，目前主流硅片厚度为210μm－240μm），以节约硅材料降低成本。

四.我国发展光伏事业的优势

背靠全球增长最为迅猛的地区，拥有巨大的本土市场。

中国光伏产业近几年的成长速度远远超过全球平均增幅。

国家政策鼓励发展，中国严峻的环保形势，客观上也急需寻找可替代能源，这些都为光伏产业的发展奠定了良好的基础。

由国际一流光伏企业引领整个产业，并和设备企业结成了真正战略同盟关系，示范效应明显，彻底改变了以往设备和工艺需求脱节的发展模式，设备企业能直接同步工艺技术发展，用户真正认识到没有国产设备的支撑，中国的光伏企业将丧失最主要的成本竞争优势。

与IC行业对设备的需求相比，光伏设备的技术要求要略低一些，这也正是国内企业可大有作为的中低端设备领域。

拥有国外设备无法比拟的性价比优势。

通过几年的努力，国产设备已取得本土市场和客户的广泛认可，并受到国际的瞩目，有一定的品牌美誉度，与客户的沟通更容易更方便，服务更快捷，在一定程度上可弥补早期设备性能及可靠性上的不足。

中国光伏产业链已形成规模且渐趋平衡，良好的大产业环境对设备企业的发展给予了强力支撑：

工业硅产量全球第一；高纯硅生产百吨级技术已实现突破，千吨级技术出现曙光；硅片加工规模已达世界级；电池及组件行业有世界一流企业领军；

五.未来光伏设备发展方向

5.1我国光伏市场发展的利弊条件

在市场方面，必须统筹考虑国内外两个市场，各有关部门和各相关领域携手，大力开拓国内市场，尽快改变目前95%以上产品依赖国外市场、随时要面对发达国家政策变化随机性影响的不利格局。

这将是实现我国太阳能电池产业可持续发展的重要一环，其中尤其要重视的是光伏发电市场（占光伏市场的80%以上）。

可喜的是，自2005年《可再生能源法》公布以来，国家有关部门相继公布了《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源发展“十一五”规划》等文件，出台了一系列政策措施，营造了较好的鼓励国内市场发展的政策环境。

我们希望，国内光伏市场能够由此进入一个快速发展的时期，从而为我国的太阳能电池产业开辟更好的市场前景。

要以太阳能电池的发展为契机，以大半导体工艺设备的概念，统筹布局和筹划我国的专用设备制造业。

以集成电路制造设备为代表的半导体工艺设备，由于其在工艺加工制造方面的先进性，已经逐步渗透到许多电子产品的制造领域，其中最典型的是平板显示器件和太阳能电池领域（二者均含有半导体工艺及设备，其主流材料也未离开硅），例如晶硅太阳能电池生产线中的单晶炉、扩散炉、PECVD（等离子增强化学气相淀积）设备，薄膜太阳能电池生产线中的PECVD、PVD（离子镀膜）设备等。

在集成电路、平板显示器件和太阳能电池三种制造设备中，国产太阳能电池设备是其中发展最快和最好的。

据有关行业协会统计，2008年我国半导体设备销售收入比2007年增长56.8%，占整个电子专用设备销售收入的48.9%，其中太阳能电池设备17.66亿元，占半导体设备总销售收入的81%，从事研制的企业已有几十家。

从国内外的经验看来，生产太阳能电池设备的厂家很多都是原来生产半导体集成电路设备的厂家。

因此，我们应抓住太阳能电池设备的市场契机，统筹考虑晶硅太阳能电池设备和薄膜太阳能电池设备的发展，统筹考虑和协调发展集成电路、平板显示器件设备，随着太阳能电池技术的不断进步，扩大半导体工艺设备的应用市场，从而带动和促进我国整个半导体设备的发展。

硅材料严重短缺的现象在近期尚无法从根本上扭转，国内已开工或有实际实施动作的十数个高纯硅生产项目需要大量的国产设备支撑以降低生产成本，千吨级生产设备亟待取得突破并大量提供。

国内目前的125mm×125mm规格硅片大多采用6英寸单晶炉拉制单晶生产，为满足156mm×156mm电池片生产的需要，就必须改用8英寸单晶炉，但其生产成本将远高于多晶铸锭法生产的硅片，是电池企业无法接受的。

因此，光伏用156mm×156mm硅片将转向多晶硅片，改用多晶硅铸锭炉生产，将拉动对相关铸锭、切割等生产设备的巨大需求。

为进一步降低电池生产成本，提高电池转换效率，晶体硅薄膜太阳能电池的研究日新月异，非晶硅薄膜太阳能电池的发展也突飞猛进，这些都为相关工艺设备的发展提供了无限的发展空间。

参考文献

[1]陈慧玲.中国太阳能产业探讨[J].,2005（3）:

1062107.CHENHuiling.DiscussiononthemethodsofprolongingservicelifeofVRLAbatteriesusedforstand2alonePVpowerstation[J].ChineseLabatMan,2005（3）:

1062107.

[2]黄国华,施玉川,杨宏.光伏电池制造分析[J].太阳能学报,2004,256:

7852788.（6）HUANGGuohua,SHIYuchuan,YANGHong.Analysisofthemainte2nanceofVRLAbatteryinPVpowerplants[J].ActaEnergiaeSolansSinica,2004,25（6）:

7852788.

[3]陈维,沈辉.太阳能光伏应用中的设备研究[J].电池,2006,36

（1）:

67268.CHENWei,SHENHui.Applicationresearchofstoragebatteriesinpho2tovoltaicsystem[J].BatteryBimonthly,2006,36

（1）:

67268.

[4]王鹤,刘东社,杨宏.太阳能电池的过充电保护与温度补偿[J].西安交通大学学报,2001,35（12）:

131021312.WANGHe,LIUDongshe,YANGHong.Overchargingprotectionandtemperaturecompensationofleadacidbattery[J].JournalofXi’anJiao2tongUniversity,2001,35