netzsch抽桶清空泵系统太阳能电池片生产丝网印刷工艺中银浆和铝浆的输送可行性分析报告.doc

NETZSCH抽桶清空泵系统-太阳能电池片生产丝网印刷工艺中银浆和铝浆的输送

可行性分析报告

耐驰（兰州）泵业有限公司

目 录

前言

太阳能电池片

NETZSCH奈莫单螺杆泵及抽桶清空泵系统

太阳能电池片生产过程中的银浆和铝浆

NETZSCH抽桶清空泵系统在太阳能电池片生产工艺中的应用

NETZSCH抽桶清空泵系统的优势

投资估算及经济效益分析

项目实施进度表

应用案例及相关业绩

前 言

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。
全球太阳能电池产业1994-2004年里增长了17倍。目前，太阳能电池市场竞争激烈，欧洲和日本领先的格局已被打破。尽管主要的销售市场在欧洲，但太阳能电池的生产重镇已经转移到亚洲。
中国太阳能电池产业的发展大致可分为三个阶段。第一阶段为1984年以后的研究开发时期。之后迎来了2001年以后的产业形成时期，这第二阶段也是尚德等太阳能电池厂商开始创业的时期。2005年至今的第三阶段是中国太阳能电池产业的快速发展时期。2008年中国太阳能电池产能约为3.3GW，产量超过了2GW。2009年中国太阳能电池产量已经达到了4.3GW，中国所占全球份额已达到4成。
随着越来越多的企业进入此朝阳产业以及现有光伏企业投资的不断增加产能的不断扩大，太阳能电池产业的竞争已经到了白热化的阶段。因此，各企业在降低生产成本，提高生产效率及产品质量上下足了功夫。
NETZSCH公司抓住了客户的这一需求，开发出了专门用于太阳能电池片生产丝网印刷工艺中输送银浆和铝浆的抽桶清空泵系统。极大的减少了之前由于人工上料而造成的银浆及铝浆的浪费，提高了产品的生产效率和产品品质。

太阳能电池片

太阳能电池
定义：太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
工作原理：太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴-电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。

按基本材质分类：
晶体硅太阳能电池—单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池
非晶硅太阳能电池
多晶硅薄膜太阳能电池
微晶硅薄膜太阳能电池
纳米晶硅薄膜太阳能电池
化合物太阳能电池
有基本半导体太阳能电池

晶体硅太阳能电池片生产工艺
硅片清洗
去除背结
周边刻蚀
磷扩散
扩散前清洗
绒面制备

测试分档
烧结
减反射膜制备
正反极印刷
背电极印刷

NETZSCH抽桶情况泵系统在太阳能电池片生产工艺中的应用工段

NETZSCH奈莫单螺杆泵及抽桶清空泵系统

奈莫单螺杆泵
NETZSCH NEMO®单螺杆泵在全球范围内进行了长达五十多年的研究、生产、销售和服务，积累了丰富技术应用经验。广泛用于化工造纸、食品医药、能源环保、石油天然气等各种行业输送多种流体。.
优点
-容积式泵，流量稳定无脉动，可实现精确计量 -输高粘度流动性差的介质独具优势
-流量和转速成正比，可变频实现流量的自动调节

NETZSCH抽桶清空泵系统
功能
-抽桶清空泵系统的核心设备是奈莫单螺杆泵
-当抽桶清空泵开动时,奈莫泵自吸使得跟进盘下方形成真空，气缸活塞产生的轻微压力形成了恒定的吸入过程。
-对于低粘度物料，系统产生了一个反压力，这就避免从桶壁与跟进盘之间翻上物料。
-在生产过程中，奈莫抽桶清空泵可将其贴近到桶或容器的底部，将物料几乎完全抽空。
优点
-可以几乎无剪切地输送和定量加入高粘度、磨蚀性强和含有气体的物料
-可连续及间歇地排出物料
-可完全排出物料，残余物< 1-2 %
-无压力或流量中断现象
-有一个低压力作用在桶中的跟进盘上
-可以抽空圆锥形桶
-系统在低压力条件下运行适应性更强，更安全。
-可以通过改变驱动器的转速来调整流量
-可直接从桶中定量加药
NETZSCH奈莫单螺杆泵及抽桶清空泵系统

BE5T
结构
-带有罩壳的铝制框架
-在一个滑动导轨上安装有一个气动活塞
-1个手动气动控制器
-配有跟进盘的奈莫分配器

设计
-固定式
-台上框架（选购）
-大桶的规格从0.5公升至5公升
-流量从6 ml/min 至 600 ml/min
-可直接从大桶定量加药
NETZSCH专利产品Dispenser
-根据需求还可供其他型号的设备

奈莫立式泵
BE20M
结构
-奈莫立式泵由气缸支撑并固定在滑轨支架上
-滑轨上上安装有一个气动活塞
-1个手动气动控制器
-配有跟进盘的奈莫立式泵

设计
-可移动式
-大桶的规格从20公升至30公升
-流量从240 ml/min 至 3600 ml/min
-可直接从大桶定量加药
-根据需求还可供其他型号的设备
太阳能电池片生产过程中的银浆和铝浆

为了输出硅太阳能电池的电能，必须在电池上制作正负两个电极。电极就是与电池P-N结两端形成紧密欧姆接触的导电材料。习惯上把制作在电池光照面的电极称为上电极，把制作在电池背面的电极成为下电极或背电极。上电极为负极，选用银浆作为阴极浆料印刷烧结而成。下电极为正极，由铝浆和银铝浆组成，并通过丝网印刷厚膜电子浆料，以及链式炉烧结工艺制作上下电极。

银浆
银浆是由高纯度的(99.9% )金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成的一种机械混和物的粘稠状的浆料。导电银浆对其组成物质要求是十分严格的。粘度高达18000~26000cp，密度1.8kg/l。属粘度大、流动性差，磨蚀性强介质。主要用于制作太阳能电池片的正负极，正银负极和背银正极。

铝浆
铝浆是由金属铝粉、玻璃粉末、有机载体和改性剂等俺一定比例组成。铝粉作为导电相，玻璃作为粘结相，它们均为的分散在有机载体中。粘度高达25000~35000cp，密度1.6kg/l。属粘度大、流动性差，磨蚀性强介质。主要用做太阳能电池片的BSF，收集载流子，反射光线，钝化吸杂等

供应商
我国太阳能光伏产业近年来得到了快速发展，也带动了光伏业周边产品的需求量迅速增加，这其中包括光伏生产设备，太阳能电池、组件生产原辅材料等。其中，大部分设备及耗材已完全实现国产化，但仍有少部分设备及原辅材料由于关键技术一直被国外公司掌握和限制，国内尚未攻关，难以实现国产化。太阳能电池银浆和铝浆便是其中之一。
太阳能电池银浆和铝浆制备技术是高效低成本太阳能电池的关键技术，太阳能电池银浆和铝浆更是制造太阳能电池的主要原材料。目前市场上太阳能电池银浆和铝浆基本上被美国DuPont、德国Ferro和德国Hereaus这三家公司垄断。在太阳能电池银浆市场上，中国制造尚处于空白状态，目前国内只要常州亿晶一家生产，产能不高品质一般，因此国内太阳能电池生产所用的银浆基本上全部采用进口的，造成太阳能电池银浆成为比多晶硅料对外依存度还更高的原材料。另外，铝浆由于产能及品质等问题也在很大程度上需要进口，国内只有广州儒兴科技等几家公司生产。由此严重制约了我国光伏产业的发展和壮大。

价格
6寸硅片制成的156mm*156mm的太阳能电池方片需背银银浆0.22g、背铝铝浆1.4g、正银银浆0.11g。目前DuPont和Hereaus的银浆市场价为8000元/kg，儒兴的铝浆市场价为800元/kg，则1个太阳能电池方片需要银浆2.64元、铝浆1.12元，总计需要银铝浆3.76元。另外，1个太阳能电池方片发电量为2.5W左右，则1MW太阳能电池方片需银铝浆为1,504,000元。假如产能为每年180MW，则每年需要购买银铝浆料为270,720,000元。

NETZSCH抽桶清空泵系统在太阳能电池片生产工艺中的应用

三号印刷机
翻片器
烘干炉
烘干炉
烘干炉
分拣设备
检测设备
烧结炉
二号印刷机
一号印刷机

100μm太阳能电池片自动化生产流水线

生产工序
一号印刷机：印刷背极的设备，主要将银浆印刷在硅片的背面上形成背极，再经过烘干炉烘干后浆硅片送入下道工序。
NETZSCH抽桶清空系统：主要将小桶中的银浆自动定量添加至印刷机的网版中供硅片的背极印刷，鉴于装银浆的小桶容积为1L，此处我们选用NETZSCH BE5T抽桶清空系统进行自动添加。

一号印刷机
印刷网版
银浆
BE5T

二号印刷机：印刷背场的设备，主要将铝浆印刷在硅片的背面上形成背场，再通过烘干炉烘干后将硅片送入下道工序。
NETZSCH抽桶清空系统：主要将小桶中的铝浆自动定量添加至印刷机的网版中供硅片的背场印刷，鉴于装铝浆的小桶容积为1L，此处我们选用NETZSCH BE5T抽桶清空系统进行自动添加。

BE5T
铝浆
印刷网版
二号印刷机

三号印刷机：印刷正栅的设备，主要将银浆印刷在硅片的正表面上形成正栅，并将硅片送入下道工序，此处尤为注意以免产生断栅的情况。
NETZSCH抽桶清空系统：主要将小桶中的银浆自动定量添加至印刷机的网版中供硅片的正栅印刷，鉴于装银浆的小桶容积为1L，此处我们选用NETZSCH BE5T抽桶清空系统进行自动添加。

BE5T
银浆
印刷网版
三号印刷机

烘干：用烘干炉将印刷机印刷出来的硅片进行烘干，并将其传送到下一个工序
烧结：烧结炉分两个部分
1．烘干--将三号印刷机机印刷好的正栅烘干，并将其传送至下一个工序
2．烧结--由于之前烘干的硅片并不能使各种浆料与硅片形成共晶体，因此将整个硅片烧结成一个成品电池片
检测：利用模拟太阳光和Halm系统来检测出每一片太阳能电池的参数，例如转换效率等。
分拣：检测出太阳能电池片的效率后，分拣设备就会自动的通过抓手按照效率的分类将电池分为24个档次。

丝网印刷
烧结炉
检测设备
分拣设备

NETZSCH抽桶清空泵系统的优势
面临问题：目前国内大多数太阳能电池片生产厂家丝网印刷工段采用人工手动添加银浆和铝浆至印刷机网版的方式。每次添加浆料时工人必须停止生产线，然后人工将物料添加至印刷机，接着机器就自动地用一个橡胶辊轴将介质压到硅片上。每次在添加物料时停机和开机的过程不但很费时间增加人工成本，而且手动添加浆料无计量功能，会造成浆料的极大浪费，若操作不当还会造成残次品的产生，给生产带来不小的损失。
解决方案：每条太阳能电池片生产线分别配备一台BE5T型抽桶清空泵（抽空装有1L铝浆的小桶），两台BE5T型抽桶清空泵机组（抽空装有1L银浆的小桶），以及相应的配备有外部操作盘的控制系统。控制系统的硬件可通过接口和通讯协议与现有的丝网印刷机的控制系统连接起来，组成整套控制系统，方便控制。并且为便于现场操作，系统外部安装了触摸屏，操作工人可以按照实际需要，来控制抽桶泵的流量。
带来好处：浆料全自动添加不必再停止生产，无需工人手动给印刷机添加浆料，降低了人工成本，且可根据每天的产能计算出所需浆料的数量，做好浆料的采购计划，以免影响生产。最主要的是极大的降低了浆料的浪费，提高了生产效率和产品品质，降低了生产成本。

投资估算及经济效益分析
据了解，目前江西赛维LDK太阳能高科技有限公司五期工厂拥有8条意大利Baccini 6寸硅片制成的156mm*156mm太阳能电池片生产线，四月份的产能：5545236片。另外，一个太阳能电池片需背银银浆0.22g、背铝铝浆1.4g、正银银浆0.11g。则理想情况下，8条Baccini生产线四月份需要使用银浆1830kg，铝浆7763.33kg。而实际情况下，四月份使用了银浆2072kg，铝浆8110kg，银浆浪费率为11.68%，铝浆浪费率为4.27%。

若工厂每天生产24小时，每月工作30天，则每天银浆的用量为69.07kg
根据客户四月用浆情况，采用人工添加银浆的浪费率为总量的11.68%，采用NETZSCH BE5T系统添加银浆的浪费率只占总量的1%不到（每次停机检修时的管路残留浆料损失；一般情况下设备总在运转，停机机率小，且浆料总在流动，不会堵料），总结银浆浪费情况如下表（按1年计，单位：kg）

1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
BE5T自动上料（<1%）
20.72
41.44
62.16
82.88
103.61
124.33
145.05
165.77
186.49
207.21
227.93
248.65
人工上料（11.68%）
242.02
484.04
726.06
968.09
1210.11
1452.13
1694.15
1936.17
2178.19
2420.21
2662.23
2904.26

结合上述图表，若采用人工上料的操作方式，银浆的浪费率为11.68%，而采用NETZSCH BE5T设备上料：
每月可以节省的银浆是69.07×30×（11.68%-1%）=221.3kg
目前工厂采用的DuPont和Hereaus的银浆市场价约为8000元/kg
每月可以节省银浆成本8000×221.3=1170400元
每半年可以节省银浆成本1170400×6=7022400元
每年可以节省银浆成本1170400×12=14044800元
我们的BE5T设备每台40万元，每条生产线配套两台需80万元，8条生产线需640万元，不到半年就可以回本，且提高了生产效率。

另外，客户8条意大利Baccini 6寸硅片制成的156mm*156mm太阳能电池片生产线四月份产能为：5545236片。因此，每条生产线每天的产能为：23105片，则每条生产线每小时的产能为：963片，每片需背银银浆0.22g、正银银浆0.11g，每小时需要背银银浆211.86g、正银银浆105.93g

若工厂每天生产24小时，每月工作30天，则每天铝浆的用量为270.33kg
根据客户四月用浆情况，采用人工添加铝浆的浪费率为总量的4.27%，采用NETZSCH BE5T系统添加铝浆的浪费率只占总量的1%不到（每次停机检修时的管路残留浆料损失；一般情况下设备总在运转，停机机率小，且浆料总在流动，不会堵料），总结铝浆浪费情况如下表（按1年计，单位：kg）

1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
BE5T自动上料（<1%）
81.10
162.20
243.30
324.40
405.50
486.59
567.69
648.79
729.89
810.99
892.09
973.19
人工上料（4.27%）
346.29
692.59
1038.88
1385.17
1731.46
2077.76
2424.05
2770.34
3116.63
3462.93
3809.22
4155.51

结合上述图表，若采用人工上料的操作方式，铝浆的浪费率为4.27%的话，则采用NETZSCH BE5T设备上料：
每月可以节省的铝浆是270.33×30×（4.27%-1%）=346.3kg
目前工厂采用的儒兴铝浆市场价约为800元/kg
每月可以节省铝浆成本800×346.3=277034元
每半年可以节省铝浆成本277034×6=1662205元
每年可以节省铝浆成本277034×12=3324408元
我们的BE5T设备每台40万元，每条生产线配套一台需40万元，8条生产线需320万元，不到一年就可以回本，且提高了生产效率。

另外，客户8条意大利Baccini 6寸硅片制成的156mm*156mm太阳能电池片生产线四月份产能为：5545236片。因此，每条生产线每天的产能为：23105片，则每条生产线每小时的产能为：963片，每片需背铝铝浆1.4g，每小时需背铝铝浆1348.2g

项目实施进度表

应用案例及相关业绩

德国太阳能电池片生产厂家应用报告

光伏电池——可再生能源

光伏电池中的应用报告

可再生能源——“光伏电池”

可再生能源
当今，“可再生能源”已经成为许多城市谈论的话题。这个市场正在迅速增长，但是由于硅晶片供应不足，这种电力供应远不能满足需求。但是很多公司决定要在这个欣欣向荣的市场争得一些份额，因而加速了风能和太阳能发电工厂的发展。
因此，很难想象在房顶上没有太阳能和光伏电厂的生活，也就是说这个电能要转化为热能等一些日常能源，直到把太阳能电池板安装在房顶上后。复杂的发电方法与设备需要进一步的开发。耐驰公司决定也要为这一工程贡献一份力量。

大约在一年半以前，我们就开始在一家知名的太阳能电池制造商生产线试验安装我司的抽屉清空泵系统，试验十分成功。在2006年初，我们又接到了其他六家工厂的订货。

用途：
太阳能电池发出的电能可以汇集到供电网上或充到蓄电池中。这种电能是由太阳能电池顶部的银丝电路发出的。这种电路的应用可以用多种方法来实现。这种导电线路可以用贴箔技术贴到、或用丝网印刷把涂布铝糊到电池上。无论何种情况，要在电炉内把导电线路烘焙到电池的表面上。使用贴箔技术的工艺在美国得到广泛的应用，但是呈下滑趋势。在欧洲，丝网印刷占主要地位。我们的客户就采用这种方法。

用泵输送的物料有以下材料：
·铝糊
·玻璃粉
·石英

由于这种介质的成分会导致严重的磨蚀性，所以最适宜用容积式泵输送。

客户的现场以前的情况：
工厂的工人必须停止生产线，把2.5升的铁罐中的铝糊用手工添加到丝网印刷机中。 然后，机器就自动地用一个橡胶辊轴将介质压到硅片上。每次在添加物料时停机和开机的过程不但很费时间，而且给生产造成不小的损失。

由耐驰公司改造后的情况 :
每条生产线分别配备一台BE20M型抽桶清空泵(抽空装有铝糊膏的20kg的容器)，两台BE5T型抽桶清空泵机组（抽空装有银糊膏的1kg的容器），以及相应的配备有外部操作盘的控制系统。控制系统的硬件与现有的丝网印刷机的控制器连接起来，并且为便于操作，安装了一个触摸屏。工厂的操作者可以按照实际需要，来控制抽桶泵的流量。

事实上，客户选中的原因在于，添加物料时再不必停止生产了。根据所需要的数量，更换桶是在8小时之后了，且不再需要增加人员来给印刷机添加物料。

根据客户自己的估算，投资成本在一个月以后就可以收回，这是因为市场对产成品的需求量大，而每次的停机添加物料就意味着生产量的损失。
Editor's note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: @jnjonesjr
(CNN) -- I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the world's first satellite -- Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.
As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.
As a meteorologist, I've still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, you'd hear my foot tapping rapidly under my desk. I'm anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.
It's like the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.
You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space -- live.

The (lack of) air up there

Watch man jump from 96,000 feet
Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line "we" would be go for launch.
I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith -- the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.
The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.
How claustrophobia almost grounded supersonic skydiver
With each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and "capcom" (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.
The supersonic descent could happen as early as Sunday.
The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm -- winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.
The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, "Fearless Felix" will unclip. He will roll back the door.
Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.
Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, he'll be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.
Skydiver preps for the big jump
When he jumps, he is expected to reach the speed of sound -- 690 mph (1,110 kph) -- in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.
If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes it's not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).
In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.
Even if everything goes as planned, it won't. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).
It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 -- at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way I'd miss this.