王栩生博士主要观点认为:
·从砂浆切片到金刚线切片,单刀切割时间7—9小时降到1—2小时,切片成本有7毛钱左右的下降。
·因为导入单面制绒,2018年,阿特斯黑硅产能从4.5GW到7.2GW,增长幅度很大。有20个主流的厂家和阿特斯一起做黑硅,全国近200条黑硅线,这对整个行业是有益的。
·黑硅有效控制了J02这一参数,弱光效应更好。全天的发电时段中,清晨和傍晚,黑硅发电更好一些。
·在多晶黑硅的基础上叠加了PERC,是一个1+1大于2的组合。在组件工艺上面,约有15瓦左右的提升。
·单晶LeTID如果控制不好的话,比多晶更严重。
·铸锭单晶效率将达到22%。
·金刚线切割、黑硅、PERC、双面组件等技术是降本增效、促进平价上网的有力武器。
以下为现场速记内容:
感谢主办方的邀请,我代表阿特斯做高效多晶技术与战略方面的报告。
内容三部分,第一个是公司简介。
然后讲讲多晶P3—P4—P5的技术发展路线。
讲阿特斯的P3之前,还是讲一下金刚线切片和砂浆切片的区别,2016—2017年,从砂浆切片到金刚线切片,带来的好处显而易见,单刀切割时间7—9小时降到1—2小时,硅的Kerfloss从48%到33%,COD大幅度下降,切片成本有7毛钱左右的下降。
但是金刚线切片并未应用起来,主要是电池端缺乏制绒的技术,阿特斯刚好内部从2012年开始量产一个湿法黑硅,这两者刚好可以完美匹配起来,可以看到阿特斯的切片2016—2017年有较大的发展,从原先大概只有几百个兆瓦到2017年4个吉瓦,到2018年拓展到5个吉瓦,所以金刚线切片硅片和高效率电池是捆绑在一起的。
阿特斯的黑硅是2009年在内部做研发项目启动,2012年在实验室有一定规模的摸索研究,2013年中试线试产,2014年量产,2015年拿到了中国原创技术奖,2017年达到吉瓦水平。
前年,阿特斯所有的电池产能都转化为黑硅的产能,这是从量产一开始,电池效率爬坡的过程图,现在好的线做到19.35%多晶电池效率。产能也是有了发展,2018年黑硅产能从4.5GW到7.2GW,这是因为导入单面制绒,产能增长。电池产能没有这么大,实际上制绒产能是有富余的。
阿特斯以后,有很多的厂家来做黑硅技术,这是好的事情,对整个光伏产业是有益的。初步统计了一下,有20个主流的厂家跟随阿特斯做黑硅,阿特斯的黑硅是依托于我们自己合作的厂家深度定制了设备,现在市面上有9个厂家可以提供类似于黑硅的设备,生产线194条,这一数据可能不完全准确,因为这是几个月前统计的数据。
黑硅上面实际上又有了单面制绒的技术,这是2017年底所做的,2018年全面推广。单面制绒有效降低了化学品的消耗,还有纯水的消耗,这对工艺的推广是非常有益的。
游达博士刚才引进了这样一个数据,就是多晶P3在户外发电的实际情况。在实际的户外发电中,黑硅还是有1%—1.5%的发电优势。我们将这个归功于在电池端有一个参数叫J02,黑硅有效控制了J02这一参数,J02越小,电池的弱光效应越好,到组件端也有更好的弱光。全天的发电中,清晨和傍晚,黑硅发电更好一些。黑硅优先腐蚀了缺陷处,把一些杂质盖掉,就把J02改善了,这是黑硅发电的优势所在。
过去阿特斯也提出过,黑硅不应该都用于多晶上面,也可以在单晶和铸锭单晶,拓展到多晶上面,铸锭单晶就能拿下来,最后把黑硅做成一个通用的技术。提出来并不容易做到,阿特斯做了一些探索性的工作,后面会介绍一下。
在P3以后,阿特斯又做了P4,这个就是在多晶黑硅的基础上叠加了PERC,我们认为这是一个1+1大于2的组合,实际上我们量产效率做到20.4%—20.5%。在组件工艺上面,大概也有15瓦左右的提升,这也是相比较而言。
多晶PERC主要在衰减方面,原来是PERC之前LID,然后后来有LeTID出来,这代表高温衰减,长达几年的高温衰减时间。衰减机制尚未明确,现在有很多的模型出来,但是并未有一个明确的模型让大家知道。还有高温过程加速衰减,LeTID是单晶、多晶都通吃。那这里如何解决LeTID的问题,从硅片到电池都要做一系列的工作。
阿特斯是LID的测试,连续户外9个月没问题,在LeTID做了测试,目前来说也是没有问题的。
这里面我们也可以参考一下2000个小时的LeTID的测试,相当于在户外要暴晒十个月左右的时间,这个结果更可信一些。
然后我们引入了第三方的结果,左边的是澳洲的威尔士大学盲测了5个厂家,不同的厂家表现不同,有做得很好,也有做得比较差。右边的是Fraunhofer测的结果,测了3个多晶,6个单晶,3个多晶少于2%,6个单晶有5个超出了2%,所以我们有一个结论,单晶控制不好,LeTID比多晶更严重。
在多晶PERC做好的基础上,我们也可以做双面电池。PERC用铝栅线结构容易实现双面电池,在PERC电池做双面还是比较容易的事情,这里面我也做了一个简单的比较。
那刚才说到做到20.5%的效率,以后如何做进一步的效率提升,在电池端还是有很多的技术做上去,选择性发射极,双面、热氧。当然如果有更高质量的多晶硅片,那对于电池效率提升的帮助也是非常大的。在提升效率的同时,一定要去控制好衰减,我们想到的是硼氧等对它的影响。
那工艺怎样提升,铸造单晶。这是1979年,西方人实现了这样一个技术。第一个产业化应用是2010年,国内铸锭公司风风火火进行了量产。但是受制于三类片的问题,大概也就是两年的时间,最后突然一下就没有产品了。再次开发我们认为是在2017年左右,通过铸锭设备和相关工艺的突破,现在是可以实现整锭的铸造单晶,又迎来了新的春天。
多晶P5说起来简单,做起来困难,像热场,如何控制头部的缺陷,以及设备方面的开发,都有需要改进的地方。这里面我罗列了一些地方,像长晶过程中如何控制它的速度、晶向等。在晶体问题解决了以后,整个的单晶面积表现如何,位错面积如何,是否有阴影,然后怎样提升转换效率,成本和多晶相比怎么样,这才是多晶P5如何成功的关键。
P5以后,怎样来处理,有两个方法:如果都是单晶,显然是可以拿碱制绒,理想的是都是单晶,但是现在拿到的并不都是,所以我们想到黑硅是否可以处理铸锭单晶的硅片。这里面我罗列了一下,碱制绒没有问题的,但是对于边缘的A区和B区非全单晶,拿碱制绒可能带来损失和外观的问题,当然还有籽晶的排布问题。我们设想以黑硅全部通吃,因为用两种方法会带来困难,有的做碱制绒,有的做黑硅制绒,这对车间生产来说并不是好的状态。
这是我们的实验结果,我们拿到整锭的硅片做了PL的检测,Q值还是比较好的,90%的Q值达到96.8%左右,说明电池效率不差。
当时我们做了一批效率是21.3%左右,较常规单晶21.7%低0.4%,这个是大家都不加MMB,如果加了是水涨船高。我们内部叠加了MMB,是可以达到21.9%,铸锭单晶效率达到22%还是很有希望的。
这是阿特斯多晶技术路线演变,我把时间点去掉了,最早蓝色的是多晶电池,红色的是黑硅取代,在一个合适的时间点,PERC把非PERC取代掉,然后是我们的单晶逐步进入生产线占有一定的比例,最后实现的全部都是PERC电池,不管是单晶的还是多晶的PERC。
从多晶到P3到P5,从普通的多晶到高效多晶,然后金刚线+黑硅,黑硅上面叠加PERC,然后在这一基础上,又把硅片铸锭为多晶和超高效的。我们定义为多晶技术,理想目标是以多晶成本实现高效率。而这里面也是我们P3、P4、P5正好对应三颗星、四颗星、五颗星,像P5我们认为比较重要的就是设备、工艺还有电池组件的技术,希望2019年进入这样一个量产。最后看看电池路线图,蓝色是单晶,红色是多晶,我们希望铸锭单晶在未来的发展时间里面逐步向单晶靠拢,缩小这样一个差距。电池效率上来以后,组件功率也是水涨船高,这也是阿特斯的组件,我们的功率涵盖320—420瓦。
最后总结一下,我们认为提到的金刚线切割、黑硅、PERC、双面组件等技术是降本增效、促进平价上网的有力武器。
阿特斯内部是P3、P4、P5走下去,希望未来还有P6出来,我们认为多晶是强有力的市场竞争者。
下图是2018年1—9月份中国组件出口数据。
好像多晶占蛮高的比例,我还看到了10月份的出口数据,单晶27%,多晶72%,作为全球市场份额来说,多晶还是大头,单晶还在成长,希望这两个都是光伏行业的好兄弟,一起成长。
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