機(jī)器人運(yùn)用于太陽能電池模組的制造
摘要： 新能源公司（EnergyInnovationsInc.）研發(fā)的太陽花（Sunflower）聚光光伏（CPV）系統(tǒng)，依靠專利的菲涅耳（fresnel）透鏡技術(shù)，將放大的太陽光能量聚焦于小區(qū)域（焦斑）的三結(jié)結(jié)構(gòu)(Triple-junction)硅電池上。該太陽花系統(tǒng)大大提高了太陽能的轉(zhuǎn)化率，極具發(fā)展?jié)摿Α?
Abstract：
Key words :
新能源公司（Energy Innovations Inc.）研發(fā)的太陽花（Sunflower）聚光光伏（CPV）系統(tǒng)，依靠專利的菲涅耳（fresnel）透鏡技術(shù)，將放大的太陽光能量聚焦于小區(qū)域（焦斑）的三結(jié)結(jié)構(gòu)(Triple-junction)硅電池上。該太陽花系統(tǒng)大大提高了太陽能的轉(zhuǎn)化率，極具發(fā)展?jié)摿Α５牵?/span>數(shù)年前剛剛從太陽能行業(yè)起步的新能源公司，在中國制造第一批太陽花系統(tǒng)的時(shí)候，卻因?yàn)?/span>實(shí)際生產(chǎn)過程中透鏡與光伏電池精確校準(zhǔn)的問題，而陷入危機(jī)。
總部位于加州Pasadena市的新能源公司營銷副總裁Bud Sherman談到：“那時(shí)候，生產(chǎn)中我們都采用人工校準(zhǔn)，企業(yè)效益不太好。我們雖然研發(fā)了優(yōu)秀的產(chǎn)品，卻未能將其成功的商業(yè)化。”
太陽花系統(tǒng)一般由3英寸見方的太陽能模組組成，而每個(gè)太陽能模組又由30片太陽能電池，以及距離太陽能電池大約1英寸遠(yuǎn)的聚焦透鏡組成。真正具有實(shí)用價(jià)值的太陽花系統(tǒng)，是能夠確保透鏡聚焦的光斑與太陽能電池的完全重合系統(tǒng)。Sherman說：“重合的精度非常重要，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，但人工校準(zhǔn)卻很難實(shí)現(xiàn)高精度的重合。”
精確校準(zhǔn)
由于人工校準(zhǔn)不僅很難確保0.005—0.01英寸的校準(zhǔn)誤差，而且也很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，致使企業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重制約。為了改變現(xiàn)狀，企業(yè)管理者不斷嘗試新的校準(zhǔn)方法，如使用照相機(jī)、背投等各類精密光學(xué)儀器，以及使用機(jī)器人代替人工操作等等。總之，公司正逐步將太陽花系統(tǒng)生產(chǎn)線向自動化模式轉(zhuǎn)變。
經(jīng)過多番考察，企業(yè)最終選用了Fanuc機(jī)器人。生產(chǎn)線改造過程中，Fanuc機(jī)器人資深供應(yīng)商還為企業(yè)提供了完善的生產(chǎn)指導(dǎo)和幫助。Sherman說：“在供應(yīng)商熱心的幫助下，我們用機(jī)器人代替人工操作，輕松實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝流程中的精確定位和校準(zhǔn)。”
去年年底，公司訂購了Fanuc的整合服務(wù)，其中包括DFM（可制造性設(shè)計(jì)）研究，以及專門針對全自動化制造系統(tǒng)下的太陽花系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更新方案。Sherman說：“迄今為止，Fanuc為我們設(shè)計(jì)的整合方案非常成功。它為企業(yè)工藝流程的改進(jìn)和完善提供了諸多良好的建議。”
機(jī)器人的使用，為企業(yè)帶來了巨大的改變。全新的太陽花3.0系統(tǒng)生產(chǎn)線在幾周后就要開工建設(shè)了。生產(chǎn)線設(shè)立于加州合作伙伴的生產(chǎn)基地中，預(yù)計(jì)今年四季度可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。Sherman說：“這條太陽能電池生產(chǎn)線一旦建成，產(chǎn)能將達(dá)10MW/年。擁有了這條生產(chǎn)線，我們就可以生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，從而滿足全球日益增長的太陽能需求。”
機(jī)器人的任務(wù)
一條10MW產(chǎn)能的太陽能電池生產(chǎn)線，需要約7000平方英尺的廠房，以及約12臺6軸Fanuc機(jī)器人。整條生產(chǎn)線中，機(jī)器人承接了包括大、小件的精確定位、超聲波焊接、密封、粘和、自動擰緊、以及裝卸等各類工作。
生產(chǎn)線的全面自動化，為企業(yè)徹底解決了人工校準(zhǔn)精度差的難題。Sherman說：“新生產(chǎn)線中，全面使用機(jī)器人來完成透鏡與電池間的精確校準(zhǔn)，機(jī)器人的校準(zhǔn)誤差始終維持在可忽略不計(jì)的0.015英寸的范圍內(nèi)，并且，為保證精度的一致性還配置計(jì)量裝置。”
機(jī)器人自動化技術(shù)是新能源公司發(fā)展的大救星。Sherman說：“我已經(jīng)在制造業(yè)呆了很長時(shí)間了。以我的經(jīng)驗(yàn)，我不認(rèn)為，有任何一種人工操作的辦法能完成現(xiàn)在的校準(zhǔn)精度。只有機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)，只有機(jī)器人可以始終保持產(chǎn)品的一致性和精確性。而且，使用機(jī)器人給企業(yè)帶來的好處，還遠(yuǎn)不止精確度高于人工操作這一點(diǎn)。“
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