茍榮華 GOU Rong-hua

（西安石油大學，西安 710065）

0 引言

黨的二十大報告提出：“積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和”，這充分體現(xiàn)了黨中央對能源轉型和能源安全的高度重視，為能源行業(yè)的發(fā)展指明了方向。2020 年，中國在聯(lián)合國大會上正式承諾將在2030 實現(xiàn)“碳達峰”，2060 年實現(xiàn)“碳中和”。在當前國際形勢嚴峻、氣候變化復雜等多種因素疊加的背景下，作為能源企業(yè)，應深入貫徹落實黨的二十大精神，加強提高企業(yè)的技術創(chuàng)新能力，積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，助力清潔、低碳、安全、高效的現(xiàn)代能源體系的構建。通過企業(yè)持續(xù)不斷地技術創(chuàng)新，太陽能電池片的制造將進一步向著更高的轉換效率、更少的原輔材料消耗、更低的能源消耗、更低的制造成本的方向發(fā)展。

價值工程理論方法在全世界各行各業(yè)的應用非常廣泛，包括進行方案優(yōu)選、產品優(yōu)化、成本控制、技術創(chuàng)新等價值工程活動，從應用效果來看非常具有實用性。其作為一種全面、科學、有效的指導理論和方法，隨著科學技術的發(fā)展，應用的范圍也越來越廣，應用的程度也越來越深，給企業(yè)帶來的價值也越來越豐厚。從上世紀80 年代末到現(xiàn)在的30 多年里，通過價值工程的應用為企業(yè)帶來的成本節(jié)約高達10%-20%，而應用價值工程成本僅為投入成本的0.2%，給企業(yè)所帶來的回報相當可觀[1]。本文通過引進價值工程理論方法作為太陽能電池片制造的主要原輔材料正銀漿料優(yōu)選的指導方法，結合太陽能電池片制造過程中的實際問題，提供切實可行的解決方案，以提高企業(yè)的核心競爭力，同時促進光伏行業(yè)的健康發(fā)展。

1 價值工程的基本理論

1.1 價值工程的概念

價值工程，是以提高研究對象包括產品、工程、服務、作業(yè)等的價值為目的，對所研究的對象的功能進行系統(tǒng)的分析，以最低的全生命周期成本實現(xiàn)研究對象的必要功能的一項有組織的創(chuàng)造性的活動，它是一種將技術與經濟緊密相結合且注重經濟效益的理論和方法[2]。它是依靠集體智慧所進行的有組織的活動，通過提高產品的功能，降低實現(xiàn)其功能的成本，使開展價值工程活動的對象得到更高的價值[3]。

價值工程涉及到價值、功能以及全生命周期成本這三個基本要素，其是一門工程技術理論，基本思想是以最少的費用換取所需要的必要功能，該學科以提高工業(yè)企業(yè)的經濟效益為主要目標，以促進老產品的改進和新產品的開發(fā)為核心內容。

1.1.1 價值的概念

價值工程中所說的價值與哲學、政治經濟學、經濟學等學科中的價值的概念不同，價值工程的價值就是一種評價事物有益程度的尺度。價值高代表該事物的有益程度高、效益大、好處多，價值低則說明有益程度低、效益差、好處少。通常人們在購買商品時總喜歡“物美而價廉”，花費最少的代價換取最多、最好的商品。價值工程把價值定義為所研究對象所具有的功能與獲得該功能的全部費用的比值，關系可以表示如下：

式中：V——指研究對象具有的必要功能與獲取該功能的總成本的比值，即效用或功能與費用之比；F——指產品或對象的性能或用途，即所承擔的職能，實質是產品的使用價值；C——指產品或對象在全生命周期內所花費的全部費用，是生產其的費用和后期使用費用的總和。

1.1.2 功能的概念

根據(jù)價值工程理論，功能對于不同的研究對象存在著不同的含義：對于企業(yè)來說，功能就是它應為社會提供的產品和效用；對于人來說，功能就是他應該完成的任務；對于工藝方案或者方法來說，功能就是它所起的作用或者要達到的目的；對于物品來說，功能就是它的用途或效能。這樣看來，可以理解為功能就是研究對象滿足某種需求的一種屬性，功能是使用價值的具體表現(xiàn)形式。任何功能最終都是針對人類主體的一定需求目的，都是為了人類主體的生存與發(fā)展服務，體現(xiàn)出來就是其的使用價值，這樣就可以理解為價值工程的功能實際上就是使用價值的產出量。

1.1.3 成本的概念

成本亦即人力、物力和資源的耗費，人力實際上就是勞動價值的表現(xiàn)形式，物力和資源就是使用價值的表現(xiàn)形式，價值工程所謂的成本實際上就是價值資源，即勞動價值或使用價值的投入量。

1.1.4 價值系數(shù)的含義

由式（1）可知，價值系數(shù)會隨著成本系數(shù)與功能系數(shù)的變化而發(fā)生數(shù)值上的改變，且價值系數(shù)的變化范圍可分為表1 所示三種情況。

表1 價值系數(shù)數(shù)值變化范圍及其含義

價值過程活動是以節(jié)約成本為目的，力求在確保被管理產品各項功能的前提下實現(xiàn)對參建資源的合理支配，最終促進社會資源的科學合理使用。價值工程作為一種得到普遍認可的管理技術和思想方法，其內涵可以簡化如下：

①價值工程是以確保產品必要功能為前提；②價值工程試圖以最少的成本支出實現(xiàn)產品價值的最大化；③價值工程是在產品生產期開展的一項有組織、有計劃、充滿創(chuàng)造性的管理活動。

1.2 提高價值的途徑

參照價值工程基本原理公式V=F/C，同時根據(jù)價值工程的概念及定義，可以看出產品的價值與功能、成本之間的關系，通過對產品的價值與功能、成本之間的關系進行分析，得到以下5 種提高產品價值的途徑，如表2 所示。

表2 產品價值提升的途徑

1.3 價值工程理論的工作程序

價值工程的應用范圍廣，開展價值工程活動的方式方法也是多種多樣，參照價值工程理論以及概念，在價值工程實際應用的過程中，研究對象的選擇、研究對象的功能分析、相應的功能評價、方案的創(chuàng)新以及評價等步驟是缺一不可的，其工作步驟如表3 所示。

表3 價值工程的工作程序

2 價值工程在太陽能電池片正面導電銀漿料優(yōu)選中的應用

太陽能電池是利用光生伏特效應的半導體器件，其制作工藝是在P 型硅襯底上擴散N 型雜質形成PN 結以形成太陽能電池的內部電場，在硅片表面鍍減反射膜來鈍化表面缺陷以及保護內部電場，通過絲網(wǎng)印刷方式將電子漿料印刷在硅片表面，再通過燒結工藝形成歐姆接觸制作電池的電極[4]。

2.1 絲網(wǎng)印刷原理介紹

絲網(wǎng)印刷是把金屬導體漿料按照所設計的圖形通過刮條擠壓絲網(wǎng)彈性形變后漏印在已擴散好雜質的硅片正面、背面，然后在適當?shù)臍夥障峦ㄟ^高溫燒結，使?jié){料中的有機溶劑揮發(fā)，金屬顆粒與硅片表面形成牢固的硅合金，與硅片形成良好的歐姆接觸，從而形成太陽電池的上下電極。絲網(wǎng)印刷所用工具包括：不銹鋼絲網(wǎng)、刮條、回墨刀、鏟刀、漿料攪拌機等；絲網(wǎng)印刷所用原輔料包括：漿料、松油醇、酒精。

2.2 太陽能電池片正面銀導電漿料的組成

太陽能電池正面銀導電漿料主要由銀粉、玻璃料、有機載體配制而成。銀粉具有良好的導熱導電性能，對比金、鉑等貴金屬價格相對便宜。玻璃料作為無機粘結劑，決定銀導電漿料穿透氮化硅薄膜的能力以及電極對硅片表面的結合力。有機載體主要是賦予漿料印刷時的流暢性[5]，具體組成如表4 所示。

表4 太陽電池片正面銀導電漿料組成

2.3 太陽能電池片正面銀導電漿料功能定位

太陽能電池的基本結構從上之下依次為銀電極、氮化硅減反射膜、N 型層、PN 結、P 型硅基底、背膜反射率膜層、背面鋁電極。制作太陽能電池正面電極的銀導體漿料要求與硅基片形成良好的歐姆接觸，并傳遞光生電流，且不能影響半導體的性能和破壞PN 結。要滿足該要求銀導體漿料要具備以下幾個功能，如表5 所示。

表5 太陽能電池片正面銀導電漿料功能定位

2.4 太陽能電池片正面銀導電漿料的優(yōu)選中應用價值工程的要求

在新產品新技術新工藝新設備等的開發(fā)過程中，如何選擇合適的原輔材料是每個研發(fā)技術人員必須考慮的問題，從其適用性和經濟性等方面進行考量，做到“經濟上合理，技術上適用”。在太陽能電池片正面銀導電漿料的優(yōu)選中，由于產品及工藝過程對原輔材料要求都很高?；趦r值工程理論，開展價值工程活動對原輔材料的選擇是可以多種多樣的，不能只追求其中一個功能，甚至一些對產品來講的無用功能，也不能為了降低成本而片面追求低成本原輔材料，要既能滿足產品所需求功能要求，成本費用又相對低廉的材料。因此，太陽能電池片正面銀導電漿料的優(yōu)選中應用價值工程的要求主要為要有寬廣的選擇范圍，對供應商提供的產品應深入了解，在使用前要進行充分的技術交流，讓我們對其產品的使用情況充分了解，同時供應商對我們的需求也充分了解，針對產品的功能進行匹配，對原輔料的成本也不僅僅考慮采購成本，還要考慮運輸成本、儲藏成本、包裝成本等，具體情況如表6 所示。

表6 太陽能電池片正面銀導電漿料應用價值工程的要求

2.5 功能權重分析

本文在充分了解太陽能電池片正面銀導電漿料特性的基礎上，以導電性、印刷性、接觸性、焊接性等四項功能對原輔材料進行優(yōu)選評價。通過與原輔材料供應商技術人員深入溝通，運用“0-4 評分法”對原輔材料的四項功能重要程度進行評分，計算其相對的權重系數(shù)。該方法是通過對其功能兩兩對比，按照其功能重要程度評分，最后確定其功能重要性系數(shù)的方法，多人參加評分取其平均值。功能兩兩對比，非常重要的得分4 分，很不重要的得分0 分，較重要的得分3 分，相對不太重要的得1 分，同等重要的各得分2 分，結果見表7。

表7 正面導電銀漿料功能權重表

2.6 功能評分

對純進口銀粉正面銀導電漿料、混合銀粉正面銀導電漿料、純國產銀粉正面銀導電漿料3 個品種正面銀導電漿料的各項功能進行評分，具體數(shù)值見表8。

表8 3 種不同正面銀導電漿料功能評分

加權平均計算其綜合得分，結果見表9。

表9 3 種不同正面銀導電漿料綜合得分

2.7 價值系數(shù)計算

①功能系數(shù)計算。從導電性、印刷性、接觸性、焊接性的四個方面綜合計算純進口銀粉、混合銀粉、純國產銀粉的功能系數(shù)，如表10 所示。

表10 功能指數(shù)計算

②成本系數(shù)計算。純進口銀粉的價格為7500 元/kg、混合銀粉的價格為6500 元/kg、純國產銀粉的價格為6000元/kg，計算這3 款銀粉的成本系數(shù)，如表11 所示。

表11 成本指數(shù)計算

③價值系數(shù)計算。由①中功能系數(shù)、②中成本系數(shù)，根據(jù)公示（1）計算價值系數(shù)，如表12 所示。

表12 價值系數(shù)計算

2.8 太陽能電池片正面銀導電漿料選擇方案確定

從表12 計算結果可以看出，混合銀粉正面銀導電漿料價值系數(shù)比其他品種的都高，表明選用混合銀粉正面銀導電漿料作為太陽能電池片正面電極制作的原料更優(yōu)?；旌香y粉正面銀導電漿料價值系數(shù)為1.093，大于1，表明其功能相對于其成本來講具備可行性。因此，確定混合銀粉正面銀導電漿料為最優(yōu)電極制作原材料。

3 結語

①通過應用價值工程對太陽能電池片正面銀導電漿料各原材料方案進行功能分析和功能評價，確定各方案的功能系數(shù)和成本系數(shù)，進而計算得到價值系數(shù)，據(jù)此可以必選出綜合價值較高的方案，為太陽能電池片正面銀導電漿料優(yōu)選決策提供依據(jù)。②太陽能電池片正極制作是生產過程中成本最高的部分，其占非硅總成本的45%，在最能夠實現(xiàn)節(jié)省成本、提升價值的金屬化工藝中應用價值工程對太陽能電池片正面銀導電漿料方案進行評價優(yōu)選意義重大。③價值工程作為一種科學的方法和管理理論，能夠從技術與經濟相結合的角度對太陽能電池片正面銀導電漿料功能、價值進行綜合性的量化評價，克服了以方案優(yōu)缺點定性分析為主的技術經濟比較法的不足，使評價方法更客觀、更科學。