日本光伏電池企業(yè) Solar Frontier成本和品質(zhì)的秘密

    鋰電世界 距宮崎機(jī)場驅(qū)車約30分鐘的宮崎縣國富町，因安裝了太陽能電池板的住宅的比例在日本名列前茅而聞名。在這座光伏發(fā)電的“圣城”里，坐落著Solar Frontier公司（東京都港區(qū)）的國富工廠。這座工廠的太陽能電池板年產(chǎn)能為900兆瓦，相當(dāng)于日均生產(chǎn)太陽能電池板約1.5萬枚。一座工廠便擁有如此之大的生產(chǎn)規(guī)模，這在日本國內(nèi)乃至全世界都是最大級(jí)別。在大約40萬平方米的廠區(qū)內(nèi)，坐落著兩棟巨型建筑，一棟用作工廠，另一棟用作倉庫。這兩棟建筑的屋頂上，都鋪滿了太陽能電池板，總輸出功率高達(dá)4兆瓦（圖1）。

    3座工廠總年產(chǎn)能力達(dá)到1吉瓦

     Solar Frontier生產(chǎn)的太陽能電池板被稱為“CIS型太陽能電池”。晶體硅型太陽能電池采用的半導(dǎo)體是利用晶體硅（Si）制造，而CIS型太陽能電池使用的則是由銅（Cu）、銦（In）、硒（Se）、鎵（Ga）、硫（S）五種元素組成的化合物半導(dǎo)體。這種電池也叫作“CIGS型”，基本都屬于同一類別。與高效率的晶體硅型太陽能電池板相比，這種電池的轉(zhuǎn)換效率雖然低幾個(gè)百分點(diǎn)，但高溫時(shí)的發(fā)電損耗低，發(fā)電量相對(duì)較高，相繼為日本國內(nèi)百萬瓦級(jí)光伏電站所采用。除國富工廠外，Solar Frontier在宮崎縣還擁有兩處生產(chǎn)基地。三座工廠相加，年產(chǎn)規(guī)模達(dá)到1000兆瓦（1吉瓦）。2010年年產(chǎn)僅為60兆瓦，與之相比，生產(chǎn)能力在3年間激增到了15倍以上。在CIS型太陽能電池生產(chǎn)商之中，該公司的生產(chǎn)能力已經(jīng)攀上了世界第一的寶座。

    國富工廠擁有約800名員工，其中約600人工作在生產(chǎn)線上。約150人為一個(gè)班組，四班兩倒，24小時(shí)生產(chǎn)。這座工廠原本是日立制作所集團(tuán)企業(yè)運(yùn)營的平板顯示器工廠。但由于業(yè)務(wù)收益惡化，工廠停產(chǎn)，2009年，日立將其轉(zhuǎn)讓給了Solar Frontier。轉(zhuǎn)讓還包括了工廠建筑和負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理的約300名員工。接手后，Solar Frontier投資約1000億日元，在僅僅兩年后的2011年2月，構(gòu)筑起現(xiàn)在的生產(chǎn)體制，到2012年7月日本開始實(shí)行可再生能源電力固定價(jià)格收購制度（FIT）時(shí)，該公司已建立起了“百萬瓦級(jí)光伏電站時(shí)代”的電池板供應(yīng)體制。回顧當(dāng)時(shí)，國富工廠廠長掛川一樹說：“我們之所以能夠在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)如此大規(guī)模的太陽能電池板生產(chǎn)設(shè)備，并且成功使生產(chǎn)步入軌道，是因?yàn)槌酥圃祀姵匕宓纳a(chǎn)管理設(shè)備之外，還得到了大量擁有生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的人才，這是重要因素。”

    生產(chǎn)工序基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

    在工廠的生產(chǎn)線上，有兩個(gè)班組、約300名工人負(fù)責(zé)操作，從參觀生產(chǎn)線的印象來說，員工稀稀疏疏，對(duì)于1天生產(chǎn)1.5萬枚電池板的現(xiàn)場而言，人數(shù)之少令人驚訝。這是因?yàn)椋a(chǎn)工序基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。從機(jī)器人搬起玻璃基板將之固定在流水線上開始（圖2），全部是生產(chǎn)線流水作業(yè)。基板隨傳送帶移動(dòng)，逐一通過各種制造裝置，逐步形成電極構(gòu)造（圖3）。完成的電池板被放置在自動(dòng)傳送機(jī)上，運(yùn)送到巨大的堆放場存放。生產(chǎn)線上的半成品和倉庫中的成品的情況由管理生產(chǎn)工藝和庫存的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一掌握。在日本國產(chǎn)太陽能電池板中，Solar Frontier的產(chǎn)品成本競爭力最強(qiáng)，這已經(jīng)成為其得到廣泛采用的因素之一。而這樣的成本競爭力得以實(shí)現(xiàn)，靠的正是徹底實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)線。那么，在生產(chǎn)線上，人究竟發(fā)揮著什么作用？除了管理工作機(jī)器人之外，多數(shù)人員的工作是檢查產(chǎn)品質(zhì)量。從事生產(chǎn)的一個(gè)班組、約150人中，約有100人是質(zhì)檢員。

     CIS型太陽能電池生產(chǎn)工序的流程是，在玻璃基板上利用半導(dǎo)體材料形成電極構(gòu)造，接著在表面覆蓋保護(hù)玻璃，在背面覆蓋隔離板，然后安裝外框，最終組裝成模塊（電池板）（圖4）。完成的電池板要全部接受輸出特性等檢查，清除次品。不過在制造流程中，也要隨時(shí)隨地利用傳感器和肉眼檢查質(zhì)量。而且還要定期抽檢產(chǎn)品，測試耐壓性和絕緣性等。掛川廠長說：“我們采取了雙重檢查措施，包括制造工序的線上檢查和隨機(jī)抽檢。”