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汉江机床发力太阳能光伏设备

  随着世界经济规模的扩张,能源消费不断增长,全球原生性资源日益枯竭,能源危机愈演愈烈,人类已面临重大挑战。

  光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象被称为光电伏特效应,简称光伏效应。利用这一效应,光伏产业则延伸到了发电领域,就是利用半导体界面的光电伏特效应而将光能直接转变为电能,不需要燃料,没有运输系统,无气体排放,是绿色发电。在当前资源日益枯竭,环保压力日益增大的形势下,这种清洁、高效和取之不竭的新能源,是解决能源危机最有效的手段,是用可再生能源取代传统化石能源的新一代能源革命。因此,光伏产业成为当今世界最受关注的新兴朝阳产业,成为新行业发展的亮点,下游市场潜力巨大。

  在加工半导体硅片环节中,硅片切割技术一直是个瓶颈,设备全部依赖进口,每年进口200台以上台,国内保有量大约在2000台以上(据梅耶伯格公司统计)。生产厂家主要有瑞士的MeyerBurger(梅耶伯格)公司、HCT公司,日本NTC(日平外山)公司、TAKATORI(高鸟)公司、不二越机械工业株式会社等。

  纵观单(多)晶硅材料所需加工设备目前国内生产情况,中低端、技术含量较低的设备已国产化,都有相应的企业提供质优价廉的产品,而高端、技术含量较高的切片设备却始终被国外公司垄断。

  在此背景下,汉江机床有限公司(以下简称汉机公司)对《硅片加工配套设备研制及产业化》项目进行立项,研发和量产光伏产业核心高技术设备,用以支撑整个光伏产业的发展。

产品介绍

  (1)汉机公司已成功研制出MK8940数控线锯导轮开槽磨床(见图1),该设备是数控多线切割机床的配套设备,用于磨削数控多线切割机床的关键零件导丝辊。导丝辊外圆上需加工1000~3000多条形状相同、间距相等、齿形为三角形、齿深0.18~0.2mm的环形齿槽,各齿槽并列安装金属切割线,旋转的导丝辊带动并列金属线高速运动,将晶硅方料一次切割成1000~3000多片0.1~0.2mm厚度的硅片。导丝辊的外圆和齿槽的尺寸精度、位置精度、形状精度和表面质量决定着硅片加工的成败,决定着加工硅片的质量和成本。

图 1

  由于切割丝上浇有碳化硅砂浆(或切割丝上涂有碳化硅),故在使用过程中其导丝辊磨损很快,平均每三、四周修磨一次。目前,国内市场拥有进口的数控多线切割机床约2000台,每六七台须配备开槽磨床一台,据此,需导丝辊磨床约350~400台,且太阳能光伏行业还在不断发展中,其市场前景非常广阔。

  样机在北京国际机床展览会上引起业界广泛的关注,现有2台机床已交付无锡用户且使用正常,各项精度满足技术指标要求,加工质量经用户确认,优于使用要求,后续4台优化完善的定型产品正在制造中。

(2)GK4620数控多线硅片切割机床(见图2)是汉机公司针对太阳能光伏产业开发的重点高端新产品,该设备可以将晶硅方料一次切割成数千片厚度0.1 mm以上的硅片,切好的硅片经清洗、烘干、加电极,便可成为接收太阳能的产品,该机床样机已经在西安一硅片切割厂家试用,进行了切割精度、运行可靠性和主要零部件的使用寿命检验,各项精度达到或高于设计要求,达到国际先进水平,项目取得了显著的阶段性成果。

图 2

产业优势

(1) 突破制约光伏产业发展的瓶颈,支撑光伏产业发展

  近年来世界光伏产业以每年30%的速度增长,虽然全球太阳能光伏产业进入调整阶段,但发展大势不会改变。作为解决人类能源问题的重要途径,光伏产业是我国经济可持续发展的重要基础,其市场前景极为广阔,仅切片机每年进口约200台以上。每台价格平均600万元(60万欧元),光伏产业起步时,江浙沿海私企外销的硅片每片价格70~80元,现硅片每片价格已降为13元,市场从暴利阶段进入理性发展的稳定阶段,当初可以大量进口设备的条件逐渐消失。只有通过对单(多)晶硅多线切片加工共性技术难题进行攻关,研制质优价廉的国产化设备才能突破制约光伏产业发展的瓶颈,满足巨大市场的实际需求,从而降低硅片均摊成本,实现1度1元的光伏发电目标,这对光伏产业做强做大稳步发展起到十分重要的促进作用。

(2) 推动新能源革命

全球资源日益枯竭,能源危机愈演愈烈,利用半导体界面光电伏特效应,将光直接转变为电能,形成清洁、环保、高效和可再生的新能源,用以取代传统化石能源,这是新一代能源革命。项目攻关研究成功后,硅片加工核心设备成本降低,对光伏产业持续发展起到重要支撑作用,从而促进了新一代能源革命,对缓解能源、资源、就业等矛盾,构建和谐社会、和谐世界意义深远。从社会需求考虑,也可带动相关产业链的发展,形成新的经济增长点。

  (3)经济效益

  本项目达产后,解决硅片中、高端加工设备依赖进口的问题,满足产业对设备高性能、高精度、高效率、低价位的要求,达到替代进口,节约外汇,降低硅片加工均摊成本,进而降低硅片造价,促进光伏产业快速发展,带动相关产业发展,从整个产业链来看,其经济效益更为显著。

  (4)社会、环境效益

  目前,人类面临资源枯竭、能源危机的挑战,本项目实施有利于清洁、高效和取之不竭的新能源的推广应用。有利于降低资源消耗,减少碳排放,减少温室效应,社会、环境效益极为显著。

产品远景规划

  为提升光伏产业硅片加工关键设备国产化技术水平,强化产品的性价比优势,加快研发填补国内空白的产品,尽早提供国产装备。从项目产品与国内外同类产品技术指标对比来看,汉机公司技术已达到国际先进水平。

  依据汉机公司现有产品技术水平、研发水平和生产制造水平等支撑条件及科研人员规模和产业基础来看,完全有能力完成数控多线硅片切割机床研制项目技术研究、研制和提供批量国产化产品,并可提供更快捷更优质的技术服务。在技术水平相当的情况下,项目产品定位售价按进口价格的1/2~2/3销售,具有良好的性价比,技术竞争力更强,完全可以抗衡国外同类产品,主导国内市场。

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