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20+主流廠商上黑硅單面制絨使阿特斯黑硅產(chǎn)能提升至7.2GW

核心提示:阿特斯陽光電力集團有限公司技術(shù)集成部高級總監(jiān)王栩生博士應(yīng)邀在會上作《高效多晶技術(shù)與戰(zhàn)略》主旨報告。
      1月9日,阿特斯陽光電力集團有限公司技術(shù)集成部高級總監(jiān)王栩生博士應(yīng)邀在會上作《高效多晶技術(shù)與戰(zhàn)略》主旨報告。

王栩生博士主要觀點認為:

·從砂漿切片到金剛線切片,單刀切割時間7—9小時降到1—2小時,切片成本有7毛錢左右的下降。

·因為導入單面制絨,2018年,阿特斯黑硅產(chǎn)能從4.5GW到7.2GW,增長幅度很大。有20個主流的廠家和阿特斯一起做黑硅,全國近200條黑硅線,這對整個行業(yè)是有益的。

·黑硅有效控制了J02這一參數(shù),弱光效應(yīng)更好。全天的發(fā)電時段中,清晨和傍晚,黑硅發(fā)電更好一些。

·在多晶黑硅的基礎(chǔ)上疊加了PERC,是一個1+1大于2的組合。在組件工藝上面,約有15瓦左右的提升。

·單晶LeTID如果控制不好的話,比多晶更嚴重。

·鑄錠單晶效率將達到22%。

·金剛線切割、黑硅、PERC、雙面組件等技術(shù)是降本增效、促進平價上網(wǎng)的有力武器。

以下為現(xiàn)場速記內(nèi)容:

感謝主辦方的邀請,我代表阿特斯做高效多晶技術(shù)與戰(zhàn)略方面的報告。

內(nèi)容三部分,第一個是公司簡介。

然后講講多晶P3—P4—P5的技術(shù)發(fā)展路線。

講阿特斯的P3之前,還是講一下金剛線切片和砂漿切片的區(qū)別,2016—2017年,從砂漿切片到金剛線切片,帶來的好處顯而易見,單刀切割時間7—9小時降到1—2小時,硅的Kerfloss從48%到33%,COD大幅度下降,切片成本有7毛錢左右的下降。

但是金剛線切片并未應(yīng)用起來,主要是電池端缺乏制絨的技術(shù),阿特斯剛好內(nèi)部從2012年開始量產(chǎn)一個濕法黑硅,這兩者剛好可以完美匹配起來,可以看到阿特斯的切片2016—2017年有較大的發(fā)展,從原先大概只有幾百個兆瓦到2017年4個吉瓦,到2018年拓展到5個吉瓦,所以金剛線切片硅片和高效率電池是捆綁在一起的。

阿特斯的黑硅是2009年在內(nèi)部做研發(fā)項目啟動,2012年在實驗室有一定規(guī)模的摸索研究,2013年中試線試產(chǎn),2014年量產(chǎn),2015年拿到了中國原創(chuàng)技術(shù)獎,2017年達到吉瓦水平。

前年,阿特斯所有的電池產(chǎn)能都轉(zhuǎn)化為黑硅的產(chǎn)能,這是從量產(chǎn)一開始,電池效率爬坡的過程圖,現(xiàn)在好的線做到19.35%多晶電池效率。產(chǎn)能也是有了發(fā)展,2018年黑硅產(chǎn)能從4.5GW到7.2GW,這是因為導入單面制絨,產(chǎn)能增長。電池產(chǎn)能沒有這么大,實際上制絨產(chǎn)能是有富余的。

阿特斯以后,有很多的廠家來做黑硅技術(shù),這是好的事情,對整個光伏產(chǎn)業(yè)是有益的。初步統(tǒng)計了一下,有20個主流的廠家跟隨阿特斯做黑硅,阿特斯的黑硅是依托于我們自己合作的廠家深度定制了設(shè)備,現(xiàn)在市面上有9個廠家可以提供類似于黑硅的設(shè)備,生產(chǎn)線194條,這一數(shù)據(jù)可能不完全準確,因為這是幾個月前統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。

黑硅上面實際上又有了單面制絨的技術(shù),這是2017年底所做的,2018年全面推廣。單面制絨有效降低了化學品的消耗,還有純水的消耗,這對工藝的推廣是非常有益的。

游達博士剛才引進了這樣一個數(shù)據(jù),就是多晶P3在戶外發(fā)電的實際情況。在實際的戶外發(fā)電中,黑硅還是有1%—1.5%的發(fā)電優(yōu)勢。我們將這個歸功于在電池端有一個參數(shù)叫J02,黑硅有效控制了J02這一參數(shù),J02越小,電池的弱光效應(yīng)越好,到組件端也有更好的弱光。全天的發(fā)電中,清晨和傍晚,黑硅發(fā)電更好一些。黑硅優(yōu)先腐蝕了缺陷處,把一些雜質(zhì)蓋掉,就把J02改善了,這是黑硅發(fā)電的優(yōu)勢所在。

過去阿特斯也提出過,黑硅不應(yīng)該都用于多晶上面,也可以在單晶和鑄錠單晶,拓展到多晶上面,鑄錠單晶就能拿下來,最后把黑硅做成一個通用的技術(shù)。提出來并不容易做到,阿特斯做了一些探索性的工作,后面會介紹一下。

在P3以后,阿特斯又做了P4,這個就是在多晶黑硅的基礎(chǔ)上疊加了PERC,我們認為這是一個1+1大于2的組合,實際上我們量產(chǎn)效率做到20.4%—20.5%。在組件工藝上面,大概也有15瓦左右的提升,這也是相比較而言。

多晶PERC主要在衰減方面,原來是PERC之前LID,然后后來有LeTID出來,這代表高溫衰減,長達幾年的高溫衰減時間。衰減機制尚未明確,現(xiàn)在有很多的模型出來,但是并未有一個明確的模型讓大家知道。還有高溫過程加速衰減,LeTID是單晶、多晶都通吃。那這里如何解決LeTID的問題,從硅片到電池都要做一系列的工作。

阿特斯是LID的測試,連續(xù)戶外9個月沒問題,在LeTID做了測試,目前來說也是沒有問題的。

這里面我們也可以參考一下2000個小時的LeTID的測試,相當于在戶外要暴曬十個月左右的時間,這個結(jié)果更可信一些。

然后我們引入了第三方的結(jié)果,左邊的是澳洲的威爾士大學盲測了5個廠家,不同的廠家表現(xiàn)不同,有做得很好,也有做得比較差。右邊的是Fraunhofer測的結(jié)果,測了3個多晶,6個單晶,3個多晶少于2%,6個單晶有5個超出了2%,所以我們有一個結(jié)論,單晶控制不好,LeTID比多晶更嚴重。

在多晶PERC做好的基礎(chǔ)上,我們也可以做雙面電池。PERC用鋁柵線結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)雙面電池,在PERC電池做雙面還是比較容易的事情,這里面我也做了一個簡單的比較。

那剛才說到做到20.5%的效率,以后如何做進一步的效率提升,在電池端還是有很多的技術(shù)做上去,選擇性發(fā)射極,雙面、熱氧。當然如果有更高質(zhì)量的多晶硅片,那對于電池效率提升的幫助也是非常大的。在提升效率的同時,一定要去控制好衰減,我們想到的是硼氧等對它的影響。

那工藝怎樣提升,鑄造單晶。這是1979年,西方人實現(xiàn)了這樣一個技術(shù)。第一個產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是2010年,國內(nèi)鑄錠公司風風火火進行了量產(chǎn)。但是受制于三類片的問題,大概也就是兩年的時間,最后突然一下就沒有產(chǎn)品了。再次開發(fā)我們認為是在2017年左右,通過鑄錠設(shè)備和相關(guān)工藝的突破,現(xiàn)在是可以實現(xiàn)整錠的鑄造單晶,又迎來了新的春天。

多晶P5說起來簡單,做起來困難,像熱場,如何控制頭部的缺陷,以及設(shè)備方面的開發(fā),都有需要改進的地方。這里面我羅列了一些地方,像長晶過程中如何控制它的速度、晶向等。在晶體問題解決了以后,整個的單晶面積表現(xiàn)如何,位錯面積如何,是否有陰影,然后怎樣提升轉(zhuǎn)換效率,成本和多晶相比怎么樣,這才是多晶P5如何成功的關(guān)鍵。

P5以后,怎樣來處理,有兩個方法:如果都是單晶,顯然是可以拿堿制絨,理想的是都是單晶,但是現(xiàn)在拿到的并不都是,所以我們想到黑硅是否可以處理鑄錠單晶的硅片。這里面我羅列了一下,堿制絨沒有問題的,但是對于邊緣的A區(qū)和B區(qū)非全單晶,拿堿制絨可能帶來損失和外觀的問題,當然還有籽晶的排布問題。我們設(shè)想以黑硅全部通吃,因為用兩種方法會帶來困難,有的做堿制絨,有的做黑硅制絨,這對車間生產(chǎn)來說并不是好的狀態(tài)。

這是我們的實驗結(jié)果,我們拿到整錠的硅片做了PL的檢測,Q值還是比較好的,90%的Q值達到96.8%左右,說明電池效率不差。

當時我們做了一批效率是21.3%左右,較常規(guī)單晶21.7%低0.4%,這個是大家都不加MMB,如果加了是水漲船高。我們內(nèi)部疊加了MMB,是可以達到21.9%,鑄錠單晶效率達到22%還是很有希望的。

這是阿特斯多晶技術(shù)路線演變,我把時間點去掉了,最早藍色的是多晶電池,紅色的是黑硅取代,在一個合適的時間點,PERC把非PERC取代掉,然后是我們的單晶逐步進入生產(chǎn)線占有一定的比例,最后實現(xiàn)的全部都是PERC電池,不管是單晶的還是多晶的PERC。

從多晶到P3到P5,從普通的多晶到高效多晶,然后金剛線+黑硅,黑硅上面疊加PERC,然后在這一基礎(chǔ)上,又把硅片鑄錠為多晶和超高效的。我們定義為多晶技術(shù),理想目標是以多晶成本實現(xiàn)高效率。而這里面也是我們P3、P4、P5正好對應(yīng)三顆星、四顆星、五顆星,像P5我們認為比較重要的就是設(shè)備、工藝還有電池組件的技術(shù),希望2019年進入這樣一個量產(chǎn)。最后看看電池路線圖,藍色是單晶,紅色是多晶,我們希望鑄錠單晶在未來的發(fā)展時間里面逐步向單晶靠攏,縮小這樣一個差距。電池效率上來以后,組件功率也是水漲船高,這也是阿特斯的組件,我們的功率涵蓋320—420瓦。

最后總結(jié)一下,我們認為提到的金剛線切割、黑硅、PERC、雙面組件等技術(shù)是降本增效、促進平價上網(wǎng)的有力武器。

阿特斯內(nèi)部是P3、P4、P5走下去,希望未來還有P6出來,我們認為多晶是強有力的市場競爭者。

下面的兩張圖是2018年1—9月份中國組件出口數(shù)據(jù)。

好像多晶占蠻高的比例,我還看到了10月份的出口數(shù)據(jù),單晶27%,多晶72%,作為全球市場份額來說,多晶還是大頭,單晶還在成長,希望這兩個都是光伏行業(yè)的好兄弟,一起成長。

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