聊聊真空泵在光伏行業(yè)的應(yīng)用：從N型硅片擴(kuò)產(chǎn)潮說(shuō)開(kāi)去

最近兩年光伏行業(yè)N型電池?cái)U(kuò)產(chǎn)潮洶涌，身邊不少原本做P型產(chǎn)能的廠轉(zhuǎn)線改造，找過(guò)來(lái)問(wèn)真空系統(tǒng)升級(jí)的，光今年我就經(jīng)手了快10個(gè)項(xiàng)目，大多是原來(lái)的真空泵滿足不了新工藝要求，導(dǎo)致良率上不去。干了十幾年真空泵，光伏這塊從最早的百兆瓦級(jí)小線到現(xiàn)在GW級(jí)擴(kuò)產(chǎn)，我眼看著真空泵的要求一步步變高，今天就聊聊實(shí)際碰到的問(wèn)題和選型經(jīng)驗(yàn)。

光伏三大核心工藝對(duì)真空泵的不同要求

光伏全生產(chǎn)流程里，真空泵主要用在三個(gè)核心環(huán)節(jié)：?jiǎn)尉Ч枥?、電池片真空鍍膜、組件層壓，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)真空度、抽速、耐污染性的要求完全不同，不是隨便買臺(tái)泵就能湊合用。

先說(shuō)單晶硅拉晶環(huán)節(jié)：長(zhǎng)晶過(guò)程中硅熔體必須完全隔絕空氣，防止氧化雜質(zhì)污染，不然硅棒純度不達(dá)標(biāo)，后續(xù)做出來(lái)的電池片轉(zhuǎn)換率直接往下掉。現(xiàn)在182、210mm大尺寸硅片是主流，單爐裝料量從過(guò)去的幾百公斤漲到一噸多，爐腔體積變大，對(duì)泵的抽速要求比原來(lái)小尺寸P型硅片高了近一倍，而且要求連續(xù)運(yùn)行不能出故障，停爐一次損失幾十萬(wàn)，穩(wěn)定性是第一要求。

再說(shuō)到大家現(xiàn)在最關(guān)心的真空鍍膜環(huán)節(jié)：這是N型電池提升轉(zhuǎn)換率的核心工序，不管是TOPCon的隧穿氧化鈍化層沉積，還是HJT的本征非晶硅層沉積，都需要高真空環(huán)境來(lái)減少雜質(zhì)氣體殘留。殘氧、水汽多了會(huì)直接影響膜層均勻度，拉低轉(zhuǎn)換率?，F(xiàn)在合格的N型電池工藝要求腔體真空度穩(wěn)定達(dá)到10^-3Pa以下，對(duì)泵的極限真空要求比原來(lái)P型電池高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

最后是組件層壓：把電池片、玻璃、EVA膠膜壓合封裝的時(shí)候，需要抽走腔體內(nèi)的空氣，避免成品出現(xiàn)氣泡分層。要求短時(shí)間內(nèi)把腔體抽到1mbar左右的真空度，而且EVA加熱會(huì)揮發(fā)小分子有機(jī)物和水汽，泵必須能抗污染和弱腐蝕，選不對(duì)泵用不了一年抽速就會(huì)大幅衰減。

光伏行業(yè)常見(jiàn)的真空泵選型誤區(qū)

做了這么多光伏項(xiàng)目，我發(fā)現(xiàn)不光是小廠，不少擴(kuò)產(chǎn)的大廠也經(jīng)常踩選型的坑，說(shuō)幾個(gè)最常見(jiàn)的。

第一個(gè)誤區(qū)就是降本優(yōu)先，拿舊泵湊新工藝。前兩個(gè)月碰到一個(gè)轉(zhuǎn)做TOPCon的廠，原來(lái)做P型鍍膜線換了工藝，還繼續(xù)用原來(lái)的舊油泵，極限真空只能到10^-1Pa，達(dá)不到工藝要求，做出來(lái)的電池轉(zhuǎn)換率平均比同行低0.15個(gè)百分點(diǎn)?？雌饋?lái)差得不多，1GW產(chǎn)能一年下來(lái)就是少發(fā)近一千萬(wàn)度電，損失遠(yuǎn)大于換兩臺(tái)合格泵的投入，算下來(lái)反而虧了。

第二個(gè)誤區(qū)就是盲目追高，什么工藝都上最貴的干泵。很多人聽(tīng)營(yíng)銷說(shuō)干泵好，不管什么環(huán)節(jié)都換干泵，其實(shí)組件層壓只需要mbar級(jí)真空，成熟的油式泵完全能滿足，采購(gòu)成本比干泵低三分之一還多，維護(hù)成本也低，沒(méi)必要跟風(fēng)花冤枉錢(qián)。

第三個(gè)誤區(qū)就是重采購(gòu)輕維護(hù)。我碰到過(guò)一個(gè)江蘇的組件廠，層壓機(jī)的泵用了三年沒(méi)換過(guò)泵油，也沒(méi)做過(guò)密封保養(yǎng)，原來(lái)抽真空到1mbar只要45秒，后來(lái)變成3分20秒，遠(yuǎn)超出工藝要求的1分鐘上限，導(dǎo)致層壓出來(lái)的組件報(bào)廢率高達(dá)1.2%。后來(lái)蘇州嘉科上門(mén)維保，清了腔體、換了泵油、調(diào)整了密封，抽速直接回到要求，報(bào)廢率降到0.3%，一年省出了幾百萬(wàn)的損失。

不同光伏工藝的真空泵選型對(duì)比建議

我根據(jù)這些年接的光伏項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，整理了不同工藝的選型對(duì)比，給大家做參考：

• 螺桿干式真空泵：適配拉晶、真空鍍膜工藝，無(wú)油污染，極限真空能穩(wěn)定達(dá)到10^-4Pa以上，完全滿足N型電池鍍膜的殘氣要求，連續(xù)運(yùn)行一萬(wàn)小時(shí)以上只需要定期更換過(guò)濾芯，不會(huì)產(chǎn)生油蒸氣污染腔體。我們代理的鮑斯、愛(ài)德華這些品牌的螺桿泵，抽速覆蓋100-2000m3/h，能適配從實(shí)驗(yàn)線到GW級(jí)量產(chǎn)線不同規(guī)模，是現(xiàn)在N型擴(kuò)產(chǎn)的首選。
• 油式旋片/滑閥真空泵：適配組件層壓工藝，采購(gòu)成本低，抽速足夠滿足層壓要求的mbar級(jí)真空，只要按照要求每3-6個(gè)月?lián)Q一次泵油，就能穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于中小產(chǎn)能的組件廠，這類泵的投入產(chǎn)出比遠(yuǎn)高于干式泵。
• 羅茨真空機(jī)組：適配大腔體拉晶、大型鍍膜線，大抽速配合前級(jí)泵，能快速把大腔體抽到要求真空度，比單泵抽氣效率提升30%以上，適合1噸以上裝料量的大尺寸硅片長(zhǎng)晶爐，能縮短抽真空時(shí)間，提升單位時(shí)間產(chǎn)出。

這里補(bǔ)充一點(diǎn)提醒大家，選型的時(shí)候一定要看實(shí)際工況下的參數(shù)，不要只看廠家標(biāo)稱的參數(shù)。同樣標(biāo)稱抽速，不同品牌實(shí)際帶負(fù)載后的極限真空差很多，小品牌經(jīng)常虛標(biāo)參數(shù)，這點(diǎn)一定要注意。

現(xiàn)在光伏技術(shù)迭代快，從P轉(zhuǎn)N，接下來(lái)還有BC、異質(zhì)結(jié)等新技術(shù)路線，對(duì)真空的要求還在不斷變化。很多廠轉(zhuǎn)線改造的時(shí)候，不一定需要全套更換真空系統(tǒng)，升級(jí)部分泵就能滿足新工藝要求，能省不少投入。我整理的光伏不同工藝真空泵選型參數(shù)表，放在www.haodondon.cn上，供需要的人自行參考。