晶体硅太阳能电池生产厂房设计/施工要点
摘要：
晶体硅太阳能电池生产工艺有其自身的特点，本文据其生产工艺特点，就生产厂房的设计布局、施工技术及施工管理等方面的工程实践做了总结。提供了晶体硅太阳能电池厂房施工中的一些经验与教训，以供同类厂房的建设安装参考。
关键词：晶体硅太阳能电池 工艺流程 综合支架 施工管理 施工技术
The Design/Construction Outlines for Factory of Crystalline Silicon Solar Cells
Xu Xianghua Che Jun Liu Pengtao Ｔian Meng (The Eleventh Design & Research Institute of IT Co. Ltd)
Abstract: The working principle of crystalline silicon solar cells has its own features. Based on the
characteristics of the production process, this article summarizes the engineering practice on the design layout of facility, construction techniques and management. It also makes a summary of our experience and lesson learned on the crystalline silicon solar cells, which provides a reference to the installation of same facilities.
Keywords: crystalline silicon solar cells, process flow, integrated wiring, construction
management, construction technology
1 概述
太阳能电池生产厂房建设和普通的电子类厂房建设既有相同点又因为工艺的不同有其独特性。信息产业电子第十一设计研究院有限公司作为国内最早从事太阳能电池厂房设计与总承包的大型设计院及《硅太阳能工厂设计规范》的主编单位，在太阳能电池厂房的设计和施工方面积累了大量的经验。近年来随着我院太阳能电池ＥＰＣ（设计、采购和施工一体化管理）项目的增多，对太阳能电池生产厂房设计与建设有了更加深入的认识。
本文以晶硅厂房为例，总结了晶体硅太阳能电池生产厂房设计和施工的一些基本特点，以及在建造厂房过程中的经验和教训，为类似的太阳能电池生产厂房的建设和施工提供参考。(考虑到即将发行的设计规范已经有详细的叙述,故设计要点就简要谈些经验)
2 晶体硅太阳能电池生产厂房的设计要点
2.1厂房设计布局及配套设施 2.1.1工艺平面布局要顺畅.
晶体硅太阳能电池厂房的生产工艺的工序多,设备占地面积大。所以尤其需要注意的是设备布局要紧凑合理。工艺布置除满足生产要求外，还应满足生产工艺设备的安装、维修的要求，且设置必要的运输通道、安装口、检修口及净化设施，做到布置合理、紧凑、有利于生产操作，这样工艺流程更加顺畅，结构也更加紧凑，有效的节省了厂房的面积，提高了建筑的使用系数。可大大节省初期投资。此外，由于太阳能电池的收益情况，根据实际的需要，还要考虑预留出扩产和扩线所需要的空间。
2.1.2 空调、电力和动力管道要接近负荷中心.
由于太阳能电池生产厂房占地面积大，就使得空调、电力和动力系统的布置比较空难。通常如果我们把空调系统集中布置于一个位置，会使得送风管道、动力管道等的输送管路过长，这样既浪费了初期投资成本，又加大了传输损失。故此，厂房的设计中要综合比较，统筹兼顾。
2.1.3 有机废气、碱性废气及有害气体排风要布置在厂房主要风向的下风侧.
在生产太阳能电池的过程中，产生大量的有毒、有害的气体，故此应当考虑当地的季风风向及其他气象条件，避免新风口和排风口距离过近，避免排风口位于送风口的上风侧。
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2.1.4 爆炸性气体或有害气体的房间的设置.
硅烷间、氨气间、三氯氧磷间等可能突然放散大量爆炸性气体或有害气体的房间应设置事故通风系统。事故通风的换气次数每小时不应小于12次。事故通风系统应有自动、手动控制开关，手动开关应设置在室内外便于操作的地方。
2.1.5换鞋间的气流组织设计.
目前很多电池厂房的换鞋室有大量的臭味，严重的话，臭味会漂进生产车间内部，很难去除。因些在设计时可考虑采用带抽风系统的鞋柜，使鞋柜内保持负压；在换鞋室还应考虑机械通风措施，并加大换气次数。曾经有某太阳能企业生产厂房的更衣室、换鞋间等未考虑到大规模生产时人员的需要，设置过于狭小，非常拥挤，且换气量不够，也未设置单独排风，异味浓重。在投产后，只好又改造更衣室和卫生间，浪费了不必要的人力物力。
2.1.6 配套用房的要齐备
某厂房建设初期没有设置紧邻车间的办公室和库房，后期改造只能在车间临时增加隔墙围护，形成现场办公室和库房，浪费了宝贵的生产车间的空间。
理想的做法是把办公区域和生产区域分开，单独设计综合办公楼。这样就会使得厂区的功能得到强化。并且在以后厂房改造时，不会影响的办公。有利于企业的长期发展。
2.1.7 人流、物流及设备搬入口设置
晶体硅太阳电池厂房的生产车间为净化车间，人流、物流宜分开设置，避免人流、物流线路的交叉干扰。洁净室宜设计用于搬运设备的可拆卸金属壁板和预留设备搬运时便于搭设的临时缓冲间，设置位置应保证洁净室不受污染和设备运输线路的方便。
2.1.8生产废水排水管沟的设置.
有洁净要求的生产区域内管沟宜设计成暗沟，沟内宜做防腐处理。明沟易积尘，且易造成一般生产区域对洁净生产区域的空气污染；另外明沟盖板的设置易影响地坪的平整度，不利于室内运输；考虑管道可能发生泄漏，地沟内宜做防腐处理。
2.2空调系统及动力设计
2.2.1空调系统及空气处理方式
生产厂房的空调系统是产品质量的重要保障，也是厂房的耗能大项。合理的选择空调处理方式既能满足生产的实际需求，又能有效的节省能源，为企业创造利润。空调系统的空气处理方式一般视厂房的具体位置和总图布局情况而言，可以采取组合式空气处理机组集中处理，也可以采用干盘管进行分散处理。生产车间内，温湿度均只要满足人体舒适性即可，建议冬夏能有一定变化，这样既可节能，又让人能适应室内外温度变化，不易感冒。
2.2.2 Cure Furnaces（烧结炉）的排风
Cure Furnaces（烧结炉）的工作温度很高（400℃左右）由于对洁净度要求较高，需要设计独立的排风系统，而且其风管的材质支管（即和设备相连接部分建议采用sus304）外加保温层、主管部分采用镀锌钢板（这样既可以满足生产要求又可以节省投资）。热风直排是最节省初期投资的方法，也最简便易行。如果从长远来看，此设备的散热量较大，条件允许的情况下，建议采用热回收机组，冬季用于预热新风，可以节省运行费用；缺点是初期投资较高。
2.2.3纯水（PW）系统
太阳能电池的工艺流程中纯水主要应用在几组设备中的cleaner环节。为避免管路中出现死水，从而影响的纯水品质，设计中通常设计一定量的回水，保持水的流动性。这样和生产设备相连接处，设置三通。（附图）
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实际在设备试运行期间，经常出现“设备进口水量和水压下降过快的情况发生”这就造成设备供水不足，不利于电池基板的清洗。故此，在设计的时候建议适当增大和设备接管的管径（建议是设备入口预留管径的1.5倍），并在设备入口的进回管段都加装调节阀门。
3 晶体硅太阳能电池生产厂房的施工要点
3.1太阳能电池生产厂房施工的空间管理：
主厂房多为钢结构，所以我们进行通风、管道、电气、动力、设备的吊架结构（也就是吊架如何在钢构梁上生根）是第一个难题。考虑到厂房内是一个综合性的施工，专业众多（制冷、供热、纯水、压空、真空、空调、工艺冷却水、氮气、氧气、消防、变配电、自控、通讯、净化装修等），各个专业不能各自为政，必须统一协调支架方案，由总承包方（或建设方）技术总负责制订综合支架方案，合理布置。此外，因管线众多，层高不宜少于7米，以8－10米为宜。我院承建的多家厂房均为轻钢结构或者大跨度井字梁结构，为此特别设计合理经济的综合支架方案。
空间管理的实施步骤
某厂房综合支架节点图 某厂房综合支架实施后效果图
综合布置节点图
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