根据国家能源局统计数据，光伏发电2011-2021年期间每年新增装机量保持着持续的高涨，复合增长超过30%。光伏行业最重要的指标在于均量化度电成本（LCOE）。在过去的10年里，得益于光伏工艺、组件制造和运营等众多产业链上下游企业的努力，使得LCOE降低了约0.3 USD/kWh ，光伏领域真正迎来了依靠自主竞争力获得持续发展的大好形势。

同时，晶硅电池的工艺，也经历了从早期的铝背场到PERC占主导，再到HJT、TOPcon逐步进入量产的阶段。单晶硅发电效率已经从早期的19.2%提高到约23.5%的水平。随着制造工艺的提升，单位时间产能及良品率随之提升，单位成本不断下降，最终使得光伏发电的LCOE持续下降。同时，钙钛矿电池也开始进入量产阶段，令光伏发电无所不在。

光伏的设备也在不断地进化，例如前道单晶炉、开方和切片的晶片制造阶段。单晶炉生产出更大直径的晶棒并切出更大的晶片（从162/182到220）。在电池制造工艺环节，扩散工艺、薄膜沉积、退火、离子注入、丝网印刷、激光转印以及烧结等设备为电池的效率提高及稳定可靠的良品率贡献了力量。在后道组件采用了新的半片、多主栅与叠瓦工艺，包括大量的串焊和激光串焊等设备，不断地提高光伏的转换效率。

在光伏制造中，各个流程的设备制造商不断创新，驱使行业进步，使得中国的光伏领域领先全球市场。

图1  中国光伏新增装机量变化（2011-2021）

贝加莱光伏设备解决方案

贝加莱是一家国际化的自动化公司，早在2009年即进入光伏设备领域，技术应用涵盖了单晶炉、切片、清洗制绒、扩散和PECVD等核心工艺设备，提供电气控制与传动技术、智能技术与数字化支撑。伴随着行业的快速发展，贝加莱一路成长为光伏装备领域的历史见证者和受益者。

基于Automation Studio平台，贝加莱的X20系列控制、ACOPOSmulti伺服驱动系统、Panel PC和机器视觉等技术被应用到各个领域。对于单晶炉、扩散及PECVD/LPCVD等设备而言，温度控制影响产品的性能及良品率。基于自适应控制算法的温度控制，可以实现参数自整定以适应各种场景、前馈控制与卡尔曼滤波，并确保温度曲线跟随、温度均匀性和多温区的耦合控制。此外，ACOPOSmulti伺服驱动系统在光伏切片中为张力控制提供了稳定的支撑，而其主动电源模式较之其他系统节省超过20%的能源消耗，在掉电时亦能确保系统同步停车。此系统还能为定位控制提供高速响应能力。

在数字化支持能力方面，贝加莱的控制系统支持OPC UA规约，为机器提供与MES/ERP系统和云系统的连接能力。此外，mapp的众多功能也为机器提供了数字化的实现能力。

• mappVIEW-提供更为友好的HMI操作。基于Web技术的画风，显得直观大气，易于理解；

• mappRecipe-通过拖拽形成配方管理界面，并可以将配方通过csv/XML形式导出；

• mappUser-用户管理，多级用户口令，确保机器可以被不同的人操作，访问不同的数据；

• mappReport-为用户提供基于PDF/CSV/txt格式的数据报表，以便于数据分析。

• mappAudit-解决数据的可追溯性问题并供查询，在质量出现问题的时候，可以进行溯源。

• mappAlamX-对于光伏机器来说，出现如通信、程序、I/O出错、传感器、气体泄漏等情况时必须提供报警能力。

mapp完全集成于Automation Studio平台，并能够被快速地配置应用，构建机器的软件并缩短调试周期。贝加莱将各个领域的共性技术进行封装，基于严格的“高内聚、低耦合”软件工程思想，为用户提供强大功能同时，达到快速模块化配置。

图2  光伏主要工艺及其进化

贝加莱光伏领域应用场景

随着行业的工艺越来越复杂，每个细节的控制都会影响晶棒生长的速度与品质。因此，更为动态的反馈及控制策略调整是必要的。基于建模仿真的闭环控制使得贝加莱发挥出优势。基于贝加莱的APC的Hypervisor架构可以支持基于Windows的仿真软件运行以及RTOS的实时控制任务，在Windows架构上实现互联管理、OEE计算、能源监测和数据管理，实时控制包括温度、压力及等径控制算法的设计运行。

在多线切割中，金刚线切片系统要达到高精度和稳定的张力控制，机器才能确保切割的稳定高效。其结构包括放卷轴、牵引、排线、进给和收卷等多轴系统，共同实现高速同步的切割控制。为了降低成本，大尺寸、薄片是未来的发展方向。对于金刚线的切割而言，更细的金刚线才能切出更多的片，并降低表面粗糙度，达成更好的成片质量。而对于线速度而言，更大产能意味着成本下降。但这都对控制系统包括恒张力控制、高精度排线与高精度进给等提出了更高的要求。贝加莱为多线切割系统提出了解决方案，ACOPOSmulti提供共直流母线驱动技术，通过POWERLINK实时以太网实现百微秒级的高精度同步。

贝加莱还与产业的领先企业达成合作，共同开发金刚线切割。在此环节，相对砂浆时代，切割线更细使得单根晶棒带来4～5倍的切割产出提升，并将切割时间从10 h以上缩短到1.5 h乃至更低，同时整体单位时间产能扩大20余倍。另外，ACOPOS系统更低的生产能耗带来了光伏晶片成本的大幅下降。

在各种工艺中，PECVD成为了关键设备。贝加莱X20控制器提供了独立的桨与舟的送料、控制其气体流量与压力，以及电源、温度加热系统的控制。贝加莱PECVD解决方案提供了更为独立的单元控制设计，X20控制器采用了独特的纳米特层处理，能够适用于气体污染的工作环境。此方案基于模型的滤波及温度预测，融合自适应温度控制算法，使得温度精度、升温速度都有卓越的改善。

图3  控制系统功能设计

数据记录、趋势以及配方管理等都需要系统具有良好的数字化呈现、传输和分析能力。而贝加莱为此同样提供了支撑，其软硬件架构基于开放的设计，支持OPC UA/MQTT的传输，以及Windows下的数据库和数据趋势实时呈现功能。

借助于OPC UA、POWERLINK和openSAFETY等工业物联网通信标准，以及强大的Automation Studio软件开发平台，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。受简化流程和超出用户预期的承诺驱动，贝加莱始终保持创新精神并处于工业自动化领域的前沿。