近年來(lái)，單晶硅片受益于金剛線(xiàn)切割工藝的推廣，單晶制絨技術(shù)相對成熟，成本大幅下降。隨著(zhù)單多晶之爭越演越烈，為持續以成本優(yōu)勢穩居市場(chǎng)主流地位，多晶硅片轉換為金剛線(xiàn)切割來(lái)更進(jìn)一步降低成本已到了非做不可的時(shí)機，但金剛線(xiàn)切割多晶硅片，采用常規酸制絨無(wú)法實(shí)現良好的表面織構，甚至無(wú)法形成絨面。黑硅技術(shù)可以完美解決多晶制絨問(wèn)題，既能提升電池效率又能降低電池成本，是多晶電池繼續進(jìn)步的必由之路；黑硅技術(shù)的成熟又促使采用金剛線(xiàn)切多晶的比例迅速提升，以至于甚至有人說(shuō)，金剛線(xiàn)和黑硅是孿生兄弟。
到目前為止制絨添加劑技術(shù)、干法黑硅技術(shù)（反應離子刻蝕法ReactiveIonEtching，RIE）和濕法黑硅技術(shù)（金屬催化化學(xué)腐蝕法metalCatalyzedChemicalEtching，MCCE）等都可以解決金剛線(xiàn)切割的多晶硅片反射率高，制絨困難的問(wèn)題。多晶黑硅技術(shù)的熱火再起，使得單、多晶的產(chǎn)品路線(xiàn)之爭愈發(fā)激烈：“究竟誰(shuí)才是明日之王？”
黑硅對于多晶來(lái)說(shuō)，是一場(chǎng)救贖。但這究竟是顛覆性的變革還是延續生命活力的權宜之計？
西方先試
1997年美國哈佛大學(xué)的Eric.Mazur等人用飛秒激光脈沖在SF6和Cl2氣體環(huán)境下反復照射硅片表面時(shí)，產(chǎn)生一種圓錐形的尖峰狀陣列結構。當用肉眼觀(guān)察時(shí)，具有這種結構的硅片呈現黑色,故叫“黑硅”。
2004年，日本京瓷公司引入了干法黑硅RIE多晶制絨技術(shù)。在2008年，以韓國公司為代表的設備廠(chǎng)家開(kāi)始在中國推廣干法黑硅RIE技術(shù)。
濕法黑硅方面，早在2006年，德國的Stutzmann小組即提出了金屬催化化學(xué)腐蝕的概念并在實(shí)驗室進(jìn)行了初步的研究；直到2009年，美國國家可再生能源實(shí)驗室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制備方法，將濕法黑硅技術(shù)朝產(chǎn)業(yè)化方向又推進(jìn)了一步。但是，他們一直未能解決好黑硅表面鈍化難題，使得濕法黑硅技術(shù)一直停留在實(shí)驗室階段。
東方“神力”
近兩年，基于硅片廠(chǎng)家對金剛線(xiàn)切片技術(shù)導入的預期以及電池、組件技術(shù)的快速發(fā)展，干法黑硅RIE技術(shù)又逐漸進(jìn)入行業(yè)視野。干法黑硅目前主要在部分一線(xiàn)電池廠(chǎng)家實(shí)現量產(chǎn)，如晶科、協(xié)鑫集成、中節能等，仍有繼續發(fā)展的市場(chǎng)空間。“干法黑硅技術(shù)工藝穩定成熟，絨面結構均勻，效率提升最高，但需要新增成本較高的設備和工序。”業(yè)內專(zhuān)家介紹。
2016年5月，晶科能源表示，其采用PERC和黑硅技術(shù)的高效多晶電池已進(jìn)入量產(chǎn)階段，未來(lái)將量產(chǎn)效率提升至20.5%以上。2016年11月，中節能太陽(yáng)能鎮江公司宣布，其采用PERC+RIE黑硅技術(shù)的高效多晶電池實(shí)現量產(chǎn)，平均轉換效率突破20%大關(guān)，多晶組件功率超過(guò)285W。2017年4月，比太科技發(fā)布第四代RIE干法黑硅量產(chǎn)設備Tysol-4000。據悉，比太科技干法黑硅設備出貨量已超過(guò)1GW。2017年8月，協(xié)鑫集成自主研發(fā)的干法黑硅多晶PERC電池平均量產(chǎn)效率超過(guò)20.3%，最高效率達到20.8%。
濕法黑硅技術(shù)新增成本支出相對較小，可實(shí)現0.3-0.5%的效率提升。但該工藝采用槽式技術(shù)，與現有鏈式技術(shù)兼容性差，而且需要面臨含銀廢酸的處理和地方政府環(huán)保管控問(wèn)題。濕法黑硅技術(shù)的代表企業(yè)有阿特斯、保利協(xié)鑫、無(wú)錫尚德、比亞迪、蘇美達等。據統計，2017年底國內濕法黑硅設備已經(jīng)超過(guò)100臺，產(chǎn)能超過(guò)10吉瓦。
阿特斯早在2009年開(kāi)始濕法黑硅技術(shù)項目調研立項，2014年成功將該技術(shù)推廣到生產(chǎn)線(xiàn)，在世界上首次實(shí)現濕法黑硅技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。目前，阿特斯量產(chǎn)黑硅電池平均效率超過(guò)19%，較常規多晶電池效率提升0.45%，黑硅組件輸出功率提升4W。2017年底，阿特斯將具備4GW濕法黑硅產(chǎn)能。
2017年，蘇美達輝倫自主《一種多晶硅表面倒金字塔結構及其制備方法》獲得了發(fā)明專(zhuān)利。
2017年2月，協(xié)鑫集成多晶濕法黑硅PERC電池開(kāi)始量產(chǎn)，濕法黑硅PERC電池平均效率已達到20%，單片最高效率達到20.5%。2017年將有1.2GW黑硅電池全面投產(chǎn)。
2017年3月，中節能太陽(yáng)能與德國RCT光伏科技公司就濕法黑硅技術(shù)簽署合作開(kāi)發(fā)協(xié)議。2017年6月開(kāi)始無(wú)錫尚德調研并確定濕法黑硅技術(shù)方案,12月，無(wú)錫尚德宣布其自主研發(fā)的濕法黑硅電池成功量產(chǎn)，在提升電池轉換效率及組件功率方面均取得了突破性進(jìn)展。
硅片企業(yè)為了加速推進(jìn)金剛線(xiàn)切多晶的推廣應用，也積極布局并導入黑硅技術(shù)。保利協(xié)鑫于2016年11月發(fā)布了TS系列濕法黑硅片。2017，保利協(xié)鑫重磅發(fā)布TS+系列第二代黑硅片，TS+黑硅片采用保利協(xié)鑫最新一代濕法黑硅技術(shù)，其效率更高、成本更低，更兼容高效多晶PERC技術(shù)。經(jīng)驗證，TS+黑硅在上一代黑硅的基礎上，電池效率增益將再提升0.05-0.1個(gè)百分點(diǎn)，總體提升達0.3至0.4個(gè)百分點(diǎn)。
設備企業(yè)寶馨科技10月公告稱(chēng)，公司于近日成功研發(fā)“MCCE黑硅制絨設備”，設備主要用于金剛線(xiàn)切割出來(lái)的多晶硅片的制絨，能生產(chǎn)出具有納米級黑硅絨面的硅片。目前已在協(xié)鑫集團得到成功應用。江蘇微導納米裝備科技有限公司推出第2代RIE設備——WR5400。
三劍合璧
硅片端降本，金剛線(xiàn)切多晶應該是最有效途徑之一。黑硅是隨著(zhù)金剛線(xiàn)切硅片而重新煥發(fā)生機的“老技術(shù)”，正是因為黑硅技術(shù)的成熟給了金剛線(xiàn)切多晶掀起熱浪，席卷全國的底氣。另外，由于“背鈍化”和“黑硅陷光”又可以“完美”結合，優(yōu)越的光吸收帶來(lái)電流增益，良好的鈍化實(shí)現開(kāi)壓提升，使得多晶黑硅疊加PERC技術(shù)后可得到額外收益，效率比普通多晶PERC高出0.4%左右，實(shí)現了“1+1>2”的效果，可以說(shuō)，多晶金剛線(xiàn)切+黑硅+PERC“三劍合璧”效果更強。
保利協(xié)鑫金善明在接受采訪(fǎng)時(shí)表示，“切片環(huán)節主要解決的是降本問(wèn)題，而配套的黑硅技術(shù)則在降本、提效方面都有提升空間。黑硅制絨之前，普及金剛線(xiàn)切割的多晶硅片已經(jīng)降本0.5-0.8元/片，而且，黑硅制絨后的多晶硅片可以直接上電池線(xiàn)，替代了傳統酸制絨環(huán)節。濕法黑硅技術(shù)可以融合其他硅片及電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，從根本上提升多晶電池的轉換效率，并降低光伏組件成本。黑硅技術(shù)能夠與高效PERC技術(shù)高度匹配，黑硅疊加PERC技術(shù)預計可以提效1.2-1.5%，實(shí)現“1+1＞2”的效果。阿特斯王栩生也認為，黑硅技術(shù)能夠與高效PERC技術(shù)高度匹配，經(jīng)驗證，黑硅+PERC可以提效1.2%-1.5%，實(shí)現“1+1＞2”的效果。
上海交通大學(xué)莊宇峰博士說(shuō)，現在濕法黑硅技術(shù)已經(jīng)完全成熟，而且可在不同晶面上實(shí)現同樣的微、納米絨面，消除晶界，解決電池片的色差問(wèn)題，基本實(shí)現外觀(guān)單晶化，而且結合PERC工藝，電池性能進(jìn)一步提升。蘇州大學(xué)教授蘇曉東也表示，常規絨面反射率24%，濕法黑硅絨面反射率16-18%，以20%內光電效率計算，未來(lái)提升1.2-1.5%可能性很大。
在成本方面，與砂線(xiàn)切+普通電池工藝的單位成本相比，金剛線(xiàn)切多晶+濕法黑硅+PERC的電池制造成本僅為其92.7%，而金剛線(xiàn)切多晶+添加劑制絨+PERC則為其93.5%，而性?xún)r(jià)比得到了提升。
從產(chǎn)線(xiàn)效果來(lái)看，“金剛線(xiàn)+黑硅+PERC”的強力組合拳力促更多的高效多晶產(chǎn)品邁入“光伏領(lǐng)跑者計劃”，產(chǎn)品效率完全可以滿(mǎn)足“超級領(lǐng)跑者”標準。
一場(chǎng)革命
一直以來(lái)多晶在市場(chǎng)上都占有著(zhù)絕對優(yōu)勢，其原因歸功于多晶硅片的高性?xún)r(jià)比，資料顯示，高效多晶技術(shù)不斷優(yōu)化晶體結構，目前多晶在晶體缺陷方面與單晶的效率差異大幅降低到0.2%左右，就客戶(hù)端表現情況來(lái)看，單晶與多晶之間并無(wú)明顯差別。加之鑄錠產(chǎn)能提升和結構線(xiàn)等技術(shù)對多晶成本的進(jìn)一步降低，使得多晶能夠保持市場(chǎng)優(yōu)勢。但近兩年來(lái)單晶技術(shù)的發(fā)展使得單晶成本有明顯下降，給多晶造成一定壓力。多晶亟待進(jìn)一步的技術(shù)升級，才能繼續以性?xún)r(jià)比優(yōu)勢主導光伏市場(chǎng)。
對于多晶來(lái)說(shuō)，黑硅的蓬勃再現無(wú)疑是一場(chǎng)救贖，更是一場(chǎng)革命。
“前幾年，高效多晶技術(shù)的主攻方向是圍繞晶體結構進(jìn)行體材料提效，近一年，則是以黑硅技術(shù)為代表的硅片表面提效。”面對多晶的發(fā)展趨勢，業(yè)內人士這樣總結。黑硅技術(shù)的成熟，推動(dòng)金剛線(xiàn)的迅速擴張，加上背鈍化技術(shù)的匹配，無(wú)疑給多晶注入一針強心劑。
多位業(yè)內專(zhuān)家都表示，未來(lái)五到十年內，在包括黑硅技術(shù)的助力下，多晶通過(guò)技術(shù)升級，還將不斷提升轉換效率，降低發(fā)電成本，以高性?xún)r(jià)比和技術(shù)優(yōu)勢，將繼續占領(lǐng)市場(chǎng)主導地位。
