20+主流廠(chǎng)商上黑硅單面制絨使阿特斯黑硅產(chǎn)能提升至7.2GW

王栩生博士主要觀(guān)點(diǎn)認為:
·從砂漿切片到金剛線(xiàn)切片,單刀切割時(shí)間7—9小時(shí)降到1—2小時(shí),切片成本有7毛錢(qián)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(cháng)幅度很大。有20個(gè)主流的廠(chǎng)家和阿特斯一起做黑硅,全國近200條黑硅線(xiàn),這對整個(gè)行業(yè)是有益的。
·黑硅有效控制了J02這一參數,弱光效應更好。全天的發(fā)電時(shí)段中,清晨和傍晚,黑硅發(fā)電更好一些。
·在多晶黑硅的基礎上疊加了PERC,是一個(gè)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(huà),比多晶更嚴重。
·鑄錠單晶效率將達到22%。
·金剛線(xiàn)切割、黑硅、PERC、雙面組件等技術(shù)是降本增效、促進(jìn)平價(jià)上網(wǎng)的有力武器。
以下為現場(chǎng)速記內容:
感謝主辦方的邀請,我代表阿特斯做高效多晶技術(shù)與戰略方面的報告。

內容三部分,第一個(gè)是公司簡(jiǎn)介。





然后講講多晶P3—P4—P5的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)。


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

但是金剛線(xiàn)切片并未應用起來(lái),主要是電池端缺乏制絨的技術(shù),阿特斯剛好內部從2012年開(kāi)始量產(chǎn)一個(gè)濕法黑硅,這兩者剛好可以完美匹配起來(lái),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(gè)兆瓦到2017年4個(gè)吉瓦,到2018年拓展到5個(gè)吉瓦,所以金剛線(xiàn)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年在內部做研發(fā)項目啟動(dòng),2012年在實(shí)驗室有一定規模的摸索研究,2013年中試線(xiàn)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)能都轉化為黑硅的產(chǎn)能,這是從量產(chǎn)一開(kāi)始,電池效率爬坡的過(guò)程圖,現在好的線(xiàn)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(cháng)。電池產(chǎn)能沒(méi)有這么大,實(shí)際上制絨產(chǎn)能是有富余的。

阿特斯以后,有很多的廠(chǎng)家來(lái)做黑硅技術(shù),這是好的事情,對整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)是有益的。初步統計了一下,有20個(gè)主流的廠(chǎng)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(chǎng)家深度定制了設備,現在市面上有9個(gè)廠(chǎng)家可以提供類(lèi)似于黑硅的設備,生產(chǎn)線(xiàn)194條,這一數據可能不完全準確,因為這是幾個(gè)月前統計的數據。

黑硅上面實(shí)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(xué)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(jìn)了這樣一個(gè)數據,就是多晶P3在戶(hù)外發(fā)電的實(shí)際情況。在實(shí)際的戶(hù)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(gè)歸功于在電池端有一個(gè)參數叫J02,黑硅有效控制了J02這一參數,J02越小,電池的弱光效應越好,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(guò)去阿特斯也提出過(guò),黑硅不應該都用于多晶上面,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(lái),最后把黑硅做成一個(gè)通用的技術(shù)。提出來(lái)并不容易做到,阿特斯做了一些探索性的工作,后面會(huì )介紹一下。

在P3以后,阿特斯又做了P4,這個(gè)就是在多晶黑硅的基礎上疊加了PERC,我們認為這是一個(gè)1+1大于2的組合,實(shí)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(lái)是PERC之前LID,然后后來(lái)有LeTID出來(lái),這代表高溫衰減,長(cháng)達幾年的高溫衰減時(shí)間。衰減機制尚未明確,現在有很多的模型出來(lái),但是并未有一個(gè)明確的模型讓大家知道。還有高溫過(guò)程加速衰減,LeTID是單晶、多晶都通吃。那這里如何解決LeTID的問(wèn)題,從硅片到電池都要做一系列的工作。

阿特斯是LID的測試,連續戶(hù)外9個(gè)月沒(méi)問(wèn)題,在LeTID做了測試,目前來(lái)說(shuō)也是沒(méi)有問(wèn)題的。

這里面我們也可以參考一下2000個(gè)小時(shí)的LeTID的測試,相當于在戶(hù)外要暴曬十個(gè)月左右的時(shí)間,這個(gè)結果更可信一些。

然后我們引入了第三方的結果,左邊的是澳洲的威爾士大學(xué)盲測了5個(gè)廠(chǎng)家,不同的廠(chǎng)家表現不同,有做得很好,也有做得比較差。右邊的是Fraunhofer測的結果,測了3個(gè)多晶,6個(gè)單晶,3個(gè)多晶少于2%,6個(gè)單晶有5個(gè)超出了2%,所以我們有一個(gè)結論,單晶控制不好,LeTID比多晶更嚴重。

在多晶PERC做好的基礎上,我們也可以做雙面電池。PERC用鋁柵線(xiàn)結構容易實(shí)現雙面電池,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(gè)簡(jiǎn)單的比較。

那剛才說(shuō)到做到20.5%的效率,以后如何做進(jìn)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(shí),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(shí)現了這樣一個(gè)技術(shù)。第一個(gè)產(chǎn)業(yè)化應用是2010年,國內鑄錠公司風(fēng)風(fēng)火火進(jìn)行了量產(chǎn)。但是受制于三類(lèi)片的問(wèn)題,大概也就是兩年的時(shí)間,最后突然一下就沒(méi)有產(chǎn)品了。再次開(kāi)發(fā)我們認為是在2017年左右,通過(guò)鑄錠設備和相關(guān)工藝的突破,現在是可以實(shí)現整錠的鑄造單晶,又迎來(lái)了新的春天。

多晶P5說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單,做起來(lái)困難,像熱場(chǎng),如何控制頭部的缺陷,以及設備方面的開(kāi)發(fā),都有需要改進(jìn)的地方。這里面我羅列了一些地方,像長(cháng)晶過(guò)程中如何控制它的速度、晶向等。在晶體問(wèn)題解決了以后,整個(gè)的單晶面積表現如何,位錯面積如何,是否有陰影,然后怎樣提升轉換效率,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(lái)處理,有兩個(gè)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(méi)有問(wèn)題的,但是對于邊緣的A區和B區非全單晶,拿堿制絨可能帶來(lái)?yè)p失和外觀(guān)的問(wèn)題,當然還有籽晶的排布問(wèn)題。我們設想以黑硅全部通吃,因為用兩種方法會(huì )帶來(lái)困難,有的做堿制絨,有的做黑硅制絨,這對車(chē)間生產(chǎn)來(lái)說(shuō)并不是好的狀態(tài)。


這是我們的實(shí)驗結果,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(shuō)明電池效率不差。

當時(shí)我們做了一批效率是21.3%左右,較常規單晶21.7%低0.4%,這個(gè)是大家都不加MMB,如果加了是水漲船高。我們內部疊加了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(xiàn)演變,我把時(shí)間點(diǎn)去掉了,最早藍色的是多晶電池,紅色的是黑硅取代,在一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn),PERC把非PERC取代掉,然后是我們的單晶逐步進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)占有一定的比例,最后實(shí)現的全部都是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(xiàn)+黑硅,黑硅上面疊加PERC,然后在這一基礎上,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(shí)現高效率。而這里面也是我們P3、P4、P5正好對應三顆星、四顆星、五顆星,像P5我們認為比較重要的就是設備、工藝還有電池組件的技術(shù),希望2019年進(jìn)入這樣一個(gè)量產(chǎn)。最后看看電池路線(xiàn)圖,藍色是單晶,紅色是多晶,我們希望鑄錠單晶在未來(lái)的發(fā)展時(shí)間里面逐步向單晶靠攏,縮小這樣一個(gè)差距。電池效率上來(lái)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。


最后總結一下,我們認為提到的金剛線(xiàn)切割、黑硅、PERC、雙面組件等技術(shù)是降本增效、促進(jìn)平價(jià)上網(wǎng)的有力武器。



阿特斯內部是P3、P4、P5走下去,希望未來(lái)還有P6出來(lái),我們認為多晶是強有力的市場(chǎng)競爭者。
下面的兩張圖是2018年1—9月份中國組件出口數據。

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