中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2016年至今，金剛線切割已經(jīng)在多晶領(lǐng)域得到充分利用，目前國內(nèi)幾家大的切片公司幾乎90%的多晶切片都是金剛線切割，但面對平價(jià)上網(wǎng)的大趨勢，如何進(jìn)一步發(fā)揮多晶電池的高性價(jià)比優(yōu)勢，增強(qiáng)多晶硅太陽電池路線的競爭力受到業(yè)界的普遍關(guān)注。保利協(xié)鑫科技管理部總經(jīng)理汪晨博士在10月18日的中國光伏大會(huì)上基于保利協(xié)鑫金剛線切多晶硅片及濕法黑硅制絨進(jìn)展，分析了金剛線切單晶/多晶硅片的發(fā)展變化及存在的問題，并根據(jù)多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)從硅片端指出未來的技術(shù)走向。
金剛線切單晶/多晶硅片變化趨勢
從2011年單晶嘗試使用金剛線切割開始，僅用了四年的時(shí)間，2015年底國內(nèi)單晶產(chǎn)能幾乎全部實(shí)現(xiàn)金剛線的應(yīng)用。
相比之下，多晶領(lǐng)域是在2012年開始研究金剛線的應(yīng)用，直到2015年砂線機(jī)改造及切片才取得突破，為大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；2016年結(jié)合添加劑/黑硅技術(shù)，金剛線切片產(chǎn)能滲透率大幅上升；汪晨博士做出預(yù)測，2018年全行業(yè)金剛線切多晶產(chǎn)能將達(dá)90%以上。
從汪晨博士對比的金剛線硅片和砂線硅片可以看出：切割損耗是大幅度降低的，同時(shí)切片的進(jìn)始速度也是大幅提升，產(chǎn)能基本上翻了一倍。雖然切片良率金剛線偏低，但良率低并不意味著出片數(shù)低，從出片數(shù)看金剛線切割高于砂線，因?yàn)榻饎偩€表面比較光滑，它切割的時(shí)候損傷率更淺，所以它的TTV和損傷層下降，加工成本方面兩個(gè)相差0.25元/片，但實(shí)際上包含硅耗在內(nèi)的垂直成本差距達(dá)0.5元/片以上。
金剛線的挑戰(zhàn)
金剛線的應(yīng)用雖然給光伏行業(yè)帶來機(jī)遇與進(jìn)步，但也面臨著挑戰(zhàn)。早期應(yīng)用的金剛線線徑是120μm，到目前為止多晶已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用70μm線徑的金剛線。單晶方面，60μm、65μm線切的金剛線正在更快得推廣，最終可達(dá)到60甚至55μm。在汪晨博士看來，多晶也會(huì)緊跟著把線徑降低。對此，金剛線本身的發(fā)展方向是高圓度即良好的線外徑等效圓度、高耐磨即良好的自銳性、高密度即更多、更均勻的金剛石顆粒、低線徑即更低的切割損耗、低斷線即更好的抗扭轉(zhuǎn)耐疲勞性能。
硅片切片用金剛線有電鍍線和樹脂線，現(xiàn)階段，電鍍線占絕對統(tǒng)治地位。汪晨博士指出，后續(xù)樹脂線可能會(huì)慢慢淡出，但樹脂線也有機(jī)會(huì)通過技術(shù)改造降低與電鍍線的差距，所以其不會(huì)完全被淘汰。
金剛線多晶片的酸制絨問題
切割以后的多晶片在應(yīng)用時(shí)主要存在的是酸制絨的問題，汪晨博士展示了金剛線和砂漿線制絨的形貌差異，金剛線酸制絨的表面特點(diǎn)是：損傷層淺、光亮表面的溝壑式結(jié)構(gòu)。這使得它在具有VOC提升、鈍化效果優(yōu)、線痕淺、斷柵風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也有起絨點(diǎn)少、表面陷光差、絨面均勻性差等難以避免的缺點(diǎn)。
金剛線多晶硅片的制絨解決方案
目前金剛線多晶硅片的制絨解決方案有三個(gè)方向：制絨添加劑、濕法黑硅、干法黑硅。干法黑硅做出來效果最好，但其顯著缺點(diǎn)是設(shè)備投入太大，還需要前后道設(shè)備的配合。其提升效率大概在0.4-0.6%，但單片成本稍高，為0.3-0.4元/片；
濕法黑硅電池效率提升0.3-0.5%，相對干法投入成本少，濕法黑硅技術(shù)的單片成本約為0.15-0.2元/片，僅為干法黑硅的一半左右，目前占市場份額比較大；與濕法黑硅技術(shù)相比，制絨添加劑法雖然也可解決金剛線切多晶硅片的制絨問題，但其外觀表面有晶花，且對電池效率沒有任何提升，電池效率甚至較砂線切割硅片略低，因此綜合性價(jià)比不高
協(xié)鑫濕法黑硅技術(shù)發(fā)展歷程
汪晨博士回顧到，保利協(xié)鑫從2013年10月開始濕法黑硅實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，2015年5月完成實(shí)驗(yàn)室小試，12月份開始一條中試線投產(chǎn)，到2016年10月量產(chǎn)機(jī)設(shè)計(jì)完成，最終于2017年2月份在揚(yáng)州正式投產(chǎn)其黑硅電池片生產(chǎn)線。2017年6月，揚(yáng)州工廠產(chǎn)能達(dá)到300MW；10月，2GW（20條線）項(xiàng)目落成，預(yù)計(jì)11月份可以全部達(dá)產(chǎn)。
協(xié)鑫濕法黑硅電池
汪晨博士為保利協(xié)鑫的產(chǎn)品感到自豪，“采用保利協(xié)鑫‘鑫絨面’技術(shù)制備的黑硅片，硅片表面孔型結(jié)構(gòu)更優(yōu)、電池轉(zhuǎn)化效率更高、工藝穩(wěn)定性好，產(chǎn)品外觀無晶花困擾，整體絨面均勻。保利協(xié)鑫多晶黑硅片提升下游電池轉(zhuǎn)化效率0.3-0.5%，可以為下游客戶提供表面均勻、無晶花的完美黑硅技術(shù)?！?
汪晨博士表示，據(jù)多家電池客戶批量反饋，TS系列黑硅片普遍可實(shí)現(xiàn)0.3%以上的電池效率提升，部分客戶小批量電池效率增益超過0.35%，疊加PERC后效率增益（較多晶普通PERC）超過0.4%。
協(xié)鑫濕法黑硅技術(shù)下的多晶組件
采用保利協(xié)鑫黑硅片制備的組件，不僅組件外觀更美觀，其功率增益也比較明顯，常規(guī)電池工藝下的濕法黑硅組件可達(dá)到280Wp以上。
由于“背鈍化”和“黑硅陷光”的結(jié)合，多晶黑硅疊加PERC技術(shù)后的效率提升比單純使用黑硅、PERC的效率增益之和還要高，起到了“1+1＞2”的效果。綜合可知，金剛線切多晶硅片+濕法黑硅+PERC組合可以顯著提升多晶產(chǎn)品的性價(jià)，為285-290Wp/60片多晶組件的制備提供了可靠技術(shù)途徑。
與砂線切+普通電池工藝的單位成本（單位：元/瓦）相比，金剛線切多晶+濕法黑硅+PERC的電池制造成本僅為其92.7%，而金剛線切多晶+添加劑制絨+PERC則為其93.5%，金剛線切多晶+濕法黑硅+PERC組合提升了性價(jià)比。
汪晨博士認(rèn)為，雖然金剛線切割技術(shù)、濕法黑硅技術(shù)具有很大潛力，但后續(xù)多晶技術(shù)也不完全只依賴于此，在晶體生長環(huán)節(jié)還要持續(xù)進(jìn)步。
晶體生長環(huán)節(jié)持續(xù)進(jìn)步
下一代高效多晶產(chǎn)品開發(fā)
保利協(xié)鑫研發(fā)團(tuán)隊(duì)的小試實(shí)驗(yàn)顯示：基于黑硅+PERC工藝，試驗(yàn)片在客戶端電池產(chǎn)線效率可達(dá)20.45%以上，60片電池的組件主流檔位可達(dá)290W以上。后續(xù)需要進(jìn)行的，一方面是晶體生長工藝的持續(xù)研發(fā)改進(jìn)，控制長晶后期的位錯(cuò)增值，提升一定的質(zhì)量。另外一方面是配合PERC工藝，確定最佳目標(biāo)電阻率以及電阻率范圍。
類單晶技術(shù)方向持續(xù)研發(fā)
保利協(xié)鑫為類單晶的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)投入了數(shù)年的精力和巨大的研發(fā)費(fèi)用。客戶端反映，類單晶采用單晶堿制絨，效率與直拉單晶相比差距約為0.6%，但在效率分布上，其低效比例高達(dá)3.2%（＜19.2%），這是需要后期持續(xù)改進(jìn)的。另外也存在鑄錠單晶或者類單晶在生產(chǎn)階段位錯(cuò)增殖過快，控制難度高；鑄錠良率偏低；電池外觀存在晶花等問題需要解決。
從汪晨博士的分析可以總結(jié)成以下幾個(gè)要點(diǎn)：
1、金剛線切割多晶硅片+黑硅技術(shù)的普及將再次拉大多晶與單晶在硅片端的成本差距；
2、金剛線切多晶硅片+黑硅技術(shù)+PERC電池工藝的組合可以進(jìn)一步提升多晶硅電池的量產(chǎn)效率，增強(qiáng)多晶硅太陽電池路線的競爭力；
3、預(yù)計(jì)光伏市場對電池及組件成本降低以及效率提升方面的需求，將為金剛線切割和黑硅技術(shù)帶來良好的市場機(jī)遇；
4、鑄錠技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，可持續(xù)提升多晶硅片尤其是金剛線多晶硅片的性價(jià)比。
責(zé)編：張珊珊
