摘 要
硅片尺寸的微小增加能夠帶來電池和組件生產(chǎn)線的產(chǎn)出量微小提升，從而降低每瓦生產(chǎn)成本，同時在不需要改變組件版型尺寸前提下，提升組件功率和轉(zhuǎn)換效率。另外，組件進入4.0,5.0時代，最簡潔的途徑是增加電池和組件尺寸。許多企業(yè)微調(diào)硅片電池尺寸從而達到產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢，使得目前硅片尺寸出現(xiàn)多種選擇，給產(chǎn)業(yè)鏈上下游配合出現(xiàn)麻煩。增加了產(chǎn)品庫存。因此急需制定硅片尺寸標準。通過行業(yè)主要硅片，電池組件企業(yè)近兩年的討論投票，有三個硅片尺寸被選為行業(yè)推薦使用標準尺寸，分別是156.75mm，158.75mm 和166.00mm。
1、硅片尺寸的由來，發(fā)展及規(guī)范的必要性
由于光伏硅片材料最早源于半導(dǎo)體單晶，光伏行業(yè)硅片尺寸一直以來沿用半導(dǎo)體的晶圓尺寸6英寸，和8英寸（直徑），對應(yīng)到硅片邊長尺寸就是所謂的5寸片（125mm）和6寸片（156mm）。由于電池生產(chǎn)設(shè)備的進步和產(chǎn)出量提升的需求，5寸片在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中逐步退出，2012年后除了1-2家特殊電池制造商，125mm硅片就基本被市場淘汰了。
行業(yè)第一次嘗試對硅片尺寸作微小增加是2015年，單晶硅片制造商將156.00mm的邊長上調(diào)到156.75mm，并減小單晶硅片的倒角，推出了M2尺寸的硅片。該尺寸標準修正在2017年得到SEMI標準委員會的審核通過。這樣單多晶硅片邊長實際上已經(jīng)開始統(tǒng)一到156.75mm這個尺寸上。多晶硅片國標在2018年的修訂版本中也確定了156.75mm為標準邊長，并建議未來的尺寸增加以1mm的倍數(shù)來變化。
但是，這個統(tǒng)一的尺寸沒有持續(xù)太久，行業(yè)有些企業(yè)開始再次微調(diào)自己電池的尺寸，追求組件在現(xiàn)有尺寸下盡量高的轉(zhuǎn)換效率和功率輸出，從而符合中國“領(lǐng)跑者項目”的要求，硅片尺寸在156.75標準基礎(chǔ)上出現(xiàn)157.0, 157.3, 157.5, 157.75, 158.0,等等。受到組件功率超400瓦的目標以及盡可能少的改造投入，最大程度地利用現(xiàn)有電池及組件生產(chǎn)線來降低生產(chǎn)成本等驅(qū)動，硅片尺寸又出現(xiàn)了158.75mm，161.75mm，166mm等等變化。
硅片及電池的尺寸增大，有利于產(chǎn)業(yè)鏈從硅片到電池，尤其到組件每瓦加工成本的下降，是行業(yè)技術(shù)進步的一個重要方向。單片組件功率的提升，甚至是通過組件尺寸的增加而帶來的提升，只要市場安裝能夠接受，都是降低度電成本的一個有效途徑。因而，硅片尺寸的增加是光伏制造的發(fā)展的趨勢。規(guī)范未來硅片尺寸，形成全行業(yè)共同采納的標準，成為光伏制造企業(yè)共同的訴求。
目前，行業(yè)存在的硅片尺寸的多樣化給產(chǎn)業(yè)鏈從硅片到電池到到組件造成極大的麻煩，為某家電池特殊尺寸生產(chǎn)的硅片不能流通到其它客戶，極易造成庫存，造成浪費，同樣，有些尺寸的電池不易找到其它買家，造成積壓，等等。由于未來硅片尺寸的不確定性，設(shè)備提供商不能全力開發(fā)新一代電池，組件設(shè)備，等等。因此，硅片尺寸急需統(tǒng)一和標準化。
自從2017年以來，保利協(xié)鑫在IEC TC82/WG8的組織架構(gòu)下，組織行業(yè)的主要硅片，電池組件，設(shè)備制造以及測試單位，一起來研討和制定應(yīng)用于光伏電池生產(chǎn)用晶體硅片的標準幾何尺寸標準，推薦幾個基于目前大規(guī)模生產(chǎn)中較為廣泛應(yīng)用的幾種硅片尺寸，并對未來硅片尺寸給出預(yù)期指導(dǎo)。這里的晶體硅片包括CZ直拉法拉制的單晶硅片，鑄錠法生長的多晶硅片和鑄錠單晶硅片。
2、硅片尺寸確立的原則
首先，我們要認識到，不同的硅片尺寸沒有哪個對，哪個錯的問題，甚至沒有一個比另一個技術(shù)上更優(yōu)的問題。在標準上被推薦采納的尺寸是大部分企業(yè)愿意接受的。為避免太多的爭議，我們確認下面一些基本原則：
1）硅片的尺寸規(guī)格要盡量少。在通過對現(xiàn)有電池及組件生產(chǎn)設(shè)備作改造能夠接受的硅片尺寸中，盡量確認一個大家接受的尺寸，作為推薦及推廣的標準尺寸。
2）要特別防止在標準尺寸之上的微小變化的不同尺寸，比如增加幅度＜1.0 mm?，F(xiàn)有的許多在156.75mm之上的發(fā)生的許多微小變化都是建立在企業(yè)本身的組件尺寸最大化利用，設(shè)備最小化改造之上的，應(yīng)該盡量避免。
3）對新的或通過最大程度改造的電池組件生產(chǎn)測試設(shè)備能夠采納的硅片尺寸作規(guī)范建議，并使得規(guī)范推薦的尺寸之間增量盡可能地大，并被組件應(yīng)用端所接受。
4）對未來更大硅片尺寸，確認一個最小的增加量，指導(dǎo)未來技術(shù)發(fā)展時的新尺寸的確定。
5）對于準方形硅片，晶棒直徑不作強行規(guī)定，但給出推薦值。
3、基本確認的幾個規(guī)范尺寸
通過近兩年的討論修訂，晶硅硅片尺寸的標準草案在今年6月初在上海的IEC TC82/WG8會議上基本確定，幾個爭議問題，比如是否保留.75在未來尺寸上，是否跳過161.75mm等等，通過投票，基本形成爭論后的結(jié)果：
1）硅片的標準尺寸，現(xiàn)階段推薦為：156.75mm，158.75mm和166.00mm。其它尺寸為非標尺寸，可以由供需雙方協(xié)商采用。
2）在小于166mm尺寸的范圍內(nèi)，規(guī)定硅片尺寸相對于在156.75mm基礎(chǔ)上的增加量為1mm的倍數(shù)。比如157.75mm，158.75mm，163.75mm，等等，避免157.0mm，161.5mm等。
3）在大于166mm尺寸范圍內(nèi)，規(guī)定硅片尺寸相對于在166.00mm基礎(chǔ)上的增加量為1mm的倍數(shù)。比如168.00mm，180.00mm，210.00mm，等等，避免168.75mm，171.5mm等。
具體的硅片尺寸分成方形和準方形，方形硅片示意圖和推薦值分別見圖1和表1，準方形硅片的示意圖和推薦值分別見圖2和表2。
圖1 方形硅片尺寸示意圖
表1 方形硅片尺寸推薦值
圖2 準方形硅片尺寸示意圖
表2 準方形硅片尺寸推薦值
硅片尺寸的標準化得到行業(yè)主要企業(yè)的積極參與，到目前為止，參與企業(yè)和單位的名單見表3。該標準將于今年10月份在IEC TC82進行立項審查。在審查通過后，該標準草案將在全球范圍內(nèi)得到討論和投票。
表3 標準草案的參與單位名單
