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光伏行業(yè)助推全球可持續(xù)發(fā)展

光伏是綠色能源，因為它們不會產(chǎn)生溫室氣體或有害廢物。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護越來越重視，光伏發(fā)電的應(yīng)用也越來越廣泛。根據(jù)聯(lián)合國氣候變化框架公約，光伏行業(yè)每年可產(chǎn)生約7萬億瓦特的電力，這些電力可以滿足全球約70%的家庭、企業(yè)和政府的需求。光伏行業(yè)的快速發(fā)展推動了光伏技術(shù)和材料的進步，而其所帶來的環(huán)境和經(jīng)濟效益也逐漸凸顯。如今，光伏行業(yè)已成為全球能源領(lǐng)域中增長最快、最具潛力和最具成本效益的領(lǐng)域之一。

2021年，在全球應(yīng)用市場需求的拉動下，全球光伏生產(chǎn)規(guī)模進一步擴大。多晶硅方面，2021年全球多晶硅產(chǎn)能77.4萬噸，同比增長27.3%，增長部分幾子乎全部來自中國。硅片方面，全球產(chǎn)能約415.1GW，同比增長67.8%。電池片方面，全球產(chǎn)能約423.5GW，同比增長69.8%。組件方面，全球產(chǎn)能465.2GW，同比增長45.4%。
（數(shù)據(jù)來源：2021~2022中國光伏產(chǎn)業(yè)年度報告）

光伏工藝流程和機器人在光伏行業(yè)的應(yīng)用

電池工藝和用戶痛點

薄薄的光伏電池看似簡單，實則是復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。要完成從最基礎(chǔ)的硅材料到最終的光伏電池的蛻變大致要進過工業(yè)硅、多晶硅、硅片、電池片、組件等主要工藝流程，上百道工序加工制成。根據(jù)國家能源局發(fā)布2022年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電裝機容量為3.9億千瓦，同比增長28.1%，雖然增長迅速但仍只占全國裝機總量的15.3%。相對于成熟的火電，光伏發(fā)電成本高是推廣緩慢的主要原因。下游應(yīng)用的困境推動上游的光伏及設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)一方面提升工藝，優(yōu)化單片電池的發(fā)電量，另一方面要提升生產(chǎn)效率和良品率從而進一步降低生產(chǎn)成本。

機器人優(yōu)勢和常見應(yīng)用環(huán)節(jié)

第一臺工業(yè)機器人誕生于1959年，自那之后工業(yè)機器人技術(shù)在科技的加持下不斷發(fā)展，因其部署靈活、應(yīng)用便捷、功能強大的特點也越來越多的受到全世界各行各業(yè)用戶的廣泛認(rèn)可。根據(jù)IFR2022報告指出，在新冠肆虐的2021年全世界工業(yè)機器人裝機量達到517,385臺，相比2020年增長31%，其中僅中國的裝機量就占全球51.84%。以光伏電池生產(chǎn)為例，各類型工業(yè)機器人的用量約1萬臺，如電池片清洗、制絨、擴散、鍍膜、串焊、排版、EVA搬運、裝框等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)均能看到工業(yè)機器人的身影。

埃夫特光伏行業(yè)應(yīng)用案例

1．光伏電池片花籃搬運方案


“花籃”是光伏電池片工藝段生產(chǎn)中最常見的載具，通過鏈?zhǔn)捷斔驮O(shè)備流轉(zhuǎn)于各工藝設(shè)備之間，在到達指定工位之后機器人根據(jù)指令抓取花籃放入設(shè)備進行加工。

然而這個看似簡單的“上下料”動作要在最短循環(huán)時間內(nèi)完好無損地應(yīng)對已完成大部分工藝的昂貴硅片生產(chǎn)現(xiàn)場卻面臨諸多挑戰(zhàn)：

①硅片和花籃尺寸不斷擴大，需要更大的轉(zhuǎn)動慣量；

②產(chǎn)線布局緊湊、設(shè)備內(nèi)部運動空間受限，需要更靈活的姿態(tài)；

③硅片薄而脆，極易碎裂，需要更精準(zhǔn)的定位精度和平穩(wěn)性；

④高潔凈工作環(huán)境對設(shè)備的防護等級有更高的要求。

這些苛刻要求的背后透射出的不僅是光伏行業(yè)激烈的市場競爭還有對機器人設(shè)備廠家更高的期望。針對市場需求，埃夫特的ER20-1700憑借優(yōu)異的靈活性和更精細的處理能力一經(jīng)發(fā)布就獲得市場的廣泛關(guān)注和認(rèn)可，20kg的搬運質(zhì)量，1722mm的工作半徑，±0.05mm的重復(fù)定位精度，手腕部IP67的防護等級，使之成為花籃搬運環(huán)節(jié)的上佳選擇。

即使大多數(shù)情況下在搬運中對于機器人的軌跡精度沒有特殊要求，ER20-1700依舊擁有良好的運動穩(wěn)定性，配合抖動抑制算法在花籃搬運過程中能避免由輕微抖動導(dǎo)致花籃內(nèi)硅片的損傷，綜合性能超越同期國外進口產(chǎn)品的平均水平。2022年埃夫特在此基礎(chǔ)上發(fā)布新一代中負(fù)載產(chǎn)品ER25-1800，在保持上一代產(chǎn)品高防護、高重復(fù)定位精度的前提下，搬運質(zhì)量提升25%，手腕部末端慣性力矩提升87.5%，并進一步擴大工作半徑至1850mm。ER25-1800的手腕部分采用緊湊設(shè)計，實現(xiàn)高負(fù)載的同時干涉半徑相對上一代產(chǎn)品減小15%，更有利于狹小空間作業(yè)，并且手腕內(nèi)置氣管與信號線，氣管數(shù)量增多2倍，I/O芯數(shù)增多1倍且即插即用，使末端執(zhí)行器的配置更為豐富，即使應(yīng)對更大規(guī)格的硅片和花籃抓取也能更方便的實現(xiàn)外圍集成。

2．光伏電池片插片方案

擴散和PECVD鍍膜是電池片加工的核心工藝。在這個環(huán)節(jié)機器人使用特殊的氣動夾具取出每一片硅片放入設(shè)備的輸送接口，再把加工完成的硅片“插入”石墨舟。由于機器人插/取操作中直接觸碰硅片，稍有差池就會前功盡棄，對工作節(jié)拍、穩(wěn)定性和精度提出了更高的要求，所以光伏插片環(huán)節(jié)長期被國外品牌的產(chǎn)品壟斷，一度成為國產(chǎn)品牌難以逾越的技術(shù)鴻溝。在充分的市場分析和技術(shù)論證前提下，埃夫特先后推出ER15和ER35系列產(chǎn)品為電池片機器人插片作業(yè)提供高效的應(yīng)用解決方案。

高防護性是擴散和PECVD鍍膜工藝環(huán)境下對機器人的基本要求，ER15和ER35采用全封閉式設(shè)計，關(guān)節(jié)獨有的雙密封技術(shù)以及手腕部分高達IP67的防護等級既能有效避免內(nèi)部潤滑劑的泄漏造成損失，又能避免機臺運行過程酸化液等對機器人的使用壽命影響。除了傳統(tǒng)的地面安裝方式外還可以集成在設(shè)備的頂部和兩側(cè)，可以完全實現(xiàn)兩個石墨舟和設(shè)備之間硅片的搬運作業(yè)，結(jié)合埃夫特TMOVE(時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃控制算法)技術(shù)，是產(chǎn)能穩(wěn)定且高效的有力保障。

“準(zhǔn)和穩(wěn)”是機器人插片中兩項非常重要的技術(shù)要求，石墨舟內(nèi)硅片與卡槽之間的間隙細如發(fā)絲，考慮到夾具工裝誤差，需要保證機器人的軌跡重復(fù)性至少在0.15mm以內(nèi)。高剛性本體設(shè)計和埃夫特先進的機器人運動控制算法可以確保無論是水平還是垂直方向，機器人在起、停以及高速運行等各個運行過程中各關(guān)節(jié)和大小臂保持良好且平穩(wěn)的運行姿態(tài)。夾具能精準(zhǔn)平滑地插入硅片之間的縫隙而不會產(chǎn)生任何細微抖動，硅片插入石墨舟狹窄的卡槽時不會發(fā)生刮擦，從而確保精準(zhǔn)而穩(wěn)定的插片工作。在客戶的信任和良好口碑的傳承下ER15和ER35系列由一個“實力派新手”逐步成長成為光伏插片領(lǐng)域比肩國際一線品牌的明星產(chǎn)品。

3. 電池串排版

電池串排版工序是把電池串工整精確地排列擺放在玻璃底板上，形成組件的雛形，是整個光伏組件制作的核心工序之一，在高規(guī)格技術(shù)要求下，排版過程中對于電池串的擺放精度要求非常高，細微的誤差都會影響光伏組件的良品率，一般電池串之間的間隙誤差要求都在±0.3mm之內(nèi)以保證焊接質(zhì)量。ER12-2100是埃夫特ER25系列的新成員，可搬運重量12kg，輕量化機身設(shè)計前提下工作半徑達到2051mm。機身采用模塊化設(shè)計，實現(xiàn)更高的產(chǎn)品一致性、更短交付周期的同時還能進一步降低用戶采購和維護成本，有效提升整體方案的經(jīng)濟性。相對于傳統(tǒng)的人工排版和專用排版機，使用ER12-2100進行排版有三個優(yōu)勢：

①更便捷-占地空間小，安裝靈活，對場地的適應(yīng)性更強能夠更好的進行系統(tǒng)集成；

②更柔性-運動姿態(tài)更靈活，空間自由度遠勝于傳統(tǒng)專機，根據(jù)生產(chǎn)計劃能夠更柔性地切換不同規(guī)格電池串排版任務(wù)；

③更高效-在時間最優(yōu)算法輔助下可以實現(xiàn)更高的工作節(jié)拍，搭配專用光伏工藝包可以實現(xiàn)一鍵自動切換，有效縮短調(diào)試、換線的停機等待時間。

埃夫特機器人專注于光伏制造已10年有余。我們的高速高精度插片機器人打破外資品牌技術(shù)壟斷，使國內(nèi)光伏制造廠家能夠享受到國產(chǎn)技術(shù)的紅利。從硅片切割到光伏組件制作成型，我們的機器人產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光伏電池片生產(chǎn)的各個工藝環(huán)節(jié)。

作為中國光伏產(chǎn)業(yè)智能化的重要推動者，埃夫特與眾多光伏行業(yè)知名品牌合作。我們不僅擁有先進的機器人產(chǎn)品和專業(yè)的技術(shù)支持，還在不斷積極探索和開發(fā)創(chuàng)新性解決方案，幫助客戶提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

通過不斷地投入研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，埃夫特致力于成為光伏制造領(lǐng)域的中堅力量，為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級做出貢獻。

 原標(biāo)題：致力于綠色可持續(xù)發(fā)展的道路——埃夫特光伏行業(yè)應(yīng)用方案