多晶硅对外依存度与太阳能电池产品出口占比已分别从2010年的51%与90%下降至2015年的41.3%与52.4%。
在行业最艰难时,很多同行倒闭,但我们在大股东的支持下没有乱,而是坚持生产,苦练内功,加大技改。在车间跑来跑去的IGV智能小车运输物料,能替代90名工人的工作量。
在成都首条工业4.0无人电池生产线投产后,仅仅过去两个月,11月8日通威再度加码,启动建设通威太阳能合肥基地10GW高效晶硅电池生产项目,新增约60条高效单晶电池生产线。而在光伏产业链的上游,通威集团早已在多晶硅产业链投下重注,并在技术和成本上取得了压倒性优势。当光伏电价逼近火电,这一拐点已经清晰可见。通威太阳能双流基地S2车间设备部长郭兴刚说,过去2.5秒印一片电池片,现在只需要1.3秒。中国光伏行业协会的统计数据显示,通威太阳能电池片环节的非硅成本仅为行业平均非硅成本的60%。
行业发展形势日趋明朗,龙头企业纷纷大举扩张。同时他表示,公司包头基地是基于生产成本、运输半径、市场布局等多方面考虑太阳能咨询公司BridgetoIndia的高级经理MuditJain表示:当我们谈论一个模块时,最昂贵的部件就是晶圆,其次昂贵的部件是白银,增加了价值。
由于太阳能电池板和电动汽车的需求不断增长,交易商预计今年年中银价将触及每公斤40,000-41,000卢比。其首席执行官SunilDuggal表示,目前印度是一个100%的太阳能零部件进口国,主要从中国和日本进口。2017年底,现货市场上的实物金属价格为每公斤39,237卢比黑硅技术能够与高效PERC技术高度匹配,黑硅叠加PERC技术预计可以提效1.2-1.5%,实现1+1>2的效果。
三剑合璧硅片端降本,金刚线切多晶应该是最有效途径之一。保利协鑫于2016年11月发布了TS系列湿法黑硅片。
加之铸锭产能提升和结构线等技术对多晶成本的进一步降低,使得多晶能够保持市场优势。阿特斯早在2009年开始湿法黑硅技术项目调研立项,2014年成功将该技术推广到生产线,在世界上首次实现湿法黑硅技术的产业化。2017年6月开始无锡尚德调研并确定湿法黑硅技术方案,12月,无锡尚德宣布其自主研发的湿法黑硅电池成功量产,在提升电池转换效率及组件功率方面均取得了突破性进展。2016年5月,晶科能源表示,其采用PERC和黑硅技术的高效多晶电池已进入量产阶段,未来将量产效率提升至20.5%以上。
2017年3月,中节能太阳能与德国RCT光伏科技公司就湿法黑硅技术签署合作开发协议。据统计,2017年底国内湿法黑硅设备已经超过100台,产能超过10吉瓦。到目前为止制绒添加剂技术、干法黑硅技术(反应离子刻蚀法ReactiveIonEtching,RIE)和湿法黑硅技术(金属催化化学腐蚀法MetalCatalyzedChemicalEtching,MCCE)等都可以解决金刚线切割的多晶硅片反射率高,制绒困难的问题。黑硅制绒之前,普及金刚线切割的多晶硅片已经降本0.5-0.8元/片,而且,黑硅制绒后的多晶硅片可以直接上电池线,替代了传统酸制绒环节。
多位业内专家都表示,未来五到十年内,在包括黑硅技术的助力下,多晶通过技术升级,还将不断提升转换效率,降低发电成本,以高性价比和技术优势,将继续占领市场主导地位。一场革命一直以来多晶在市场上都占有着绝对优势,其原因归功于多晶硅片的高性价比,资料显示,高效多晶技术不断优化晶体结构,目前多晶在晶体缺陷方面与单晶的效率差异大幅降低到0.2%左右,就客户端表现情况来看,单晶与多晶之间并无明显差别。
2017年底,阿特斯将具备4GW湿法黑硅产能。但该工艺采用槽式技术,与现有链式技术兼容性差,而且需要面临含银废酸的处理和地方政府环保管控问题。
2017,保利协鑫重磅发布TS+系列第二代黑硅片,TS+黑硅片采用保利协鑫最新一代湿法黑硅技术,其效率更高、成本更低,更兼容高效多晶PERC技术。设备企业宝馨科技10月公告称,公司于近日成功研发MCCE黑硅制绒设备,设备主要用于金刚线切割出来的多晶硅片的制绒,能生产出具有纳米级黑硅绒面的硅片。从产线效果来看,金刚线+黑硅+PERC的强力组合拳力促更多的高效多晶产品迈入光伏领跑者计划,产品效率完全可以满足超级领跑者标准。黑硅技术的成熟,推动金刚线的迅速扩张,加上背钝化技术的匹配,无疑给多晶注入一针强心剂。对于多晶来说,黑硅的蓬勃再现无疑是一场救赎,更是一场革命。据悉,比太科技干法黑硅设备出货量已超过1GW。
苏州大学教授苏晓东也表示,常规绒面反射率24%,湿法黑硅绒面反射率16-18%,以20%内光电效率计算,未来提升1.2-1.5%可能性很大。目前,阿特斯量产黑硅电池平均效率超过19%,较常规多晶电池效率提升0.45%,黑硅组件输出功率提升4W。
目前已在协鑫集团得到成功应用。近年来,单晶硅片受益于金刚线切割工艺的推广,单晶制绒技术相对成熟,成本大幅下降。
随着单多晶之争越演越烈,为持续以成本优势稳居市场主流地位,多晶硅片转换为金刚线切割来更进一步降低成本已到了非做不可的时机,但金刚线切割多晶硅片,采用常规酸制绒无法实现良好的表面织构,甚至无法形成绒面。但这究竟是颠覆性的变革还是延续生命活力的权宜之计?西方先试1997年美国哈佛大学的Eric.Mazur等人用飞秒激光脉冲在SF6和Cl2气体环境下反复照射硅片表面时,产生一种圆锥形的尖峰状阵列结构。
湿法黑硅方面,早在2006年,德国的Stutzmann小组即提出了金属催化化学腐蚀的概念并在实验室进行了初步的研究;直到2009年,美国国家可再生能源实验室(NREL)的Branz博士提出了全液相黑硅制备方法,将湿法黑硅技术朝产业化方向又推进了一步。在成本方面,与砂线切+普通电池工艺的单位成本相比,金刚线切多晶+湿法黑硅+PERC的电池制造成本仅为其92.7%,而金刚线切多晶+添加剂制绒+PERC则为其93.5%,而性价比得到了提升。在2008年,以韩国公司为代表的设备厂家开始在中国推广干法黑硅RIE技术。黑硅是随着金刚线切硅片而重新焕发生机的老技术,正是因为黑硅技术的成熟给了金刚线切多晶掀起热浪,席卷全国的底气。
黑硅技术可以完美解决多晶制绒问题,既能提升电池效率又能降低电池成本,是多晶电池继续进步的必由之路;黑硅技术的成熟又促使采用金刚线切多晶的比例迅速提升,以至于甚至有人说,金刚线和黑硅是孪生兄弟。2004年,日本京瓷公司引入了干法黑硅RIE多晶制绒技术。
湿法黑硅技术可以融合其他硅片及电池产业化技术,从根本上提升多晶电池的转换效率,并降低光伏组件成本。当用肉眼观察时,具有这种结构的硅片呈现黑色,故叫黑硅。
2016年11月,中节能太阳能镇江公司宣布,其采用PERC+RIE黑硅技术的高效多晶电池实现量产,平均转换效率突破20%大关,多晶组件功率超过285W。2017年将有1.2GW黑硅电池全面投产。
硅片企业为了加速推进金刚线切多晶的推广应用,也积极布局并导入黑硅技术。2017年4月,比太科技发布第四代RIE干法黑硅量产设备Tysol-4000。前几年,高效多晶技术的主攻方向是围绕晶体结构进行体材料提效,近一年,则是以黑硅技术为代表的硅片表面提效。面对多晶的发展趋势,业内人士这样总结。
几年前阿特斯湿法黑硅独领风骚的时候,或许谁都想不到黑硅会出现如今的荣景。2017年2月,协鑫集成多晶湿法黑硅PERC电池开始量产,湿法黑硅PERC电池平均效率已达到20%,单片最高效率达到20.5%。
2017年,苏美达辉伦自主《一种多晶硅表面倒金字塔结构及其制备方法》获得了发明专利。另外,由于背钝化和黑硅陷光又可以完美结合,优越的光吸收带来电流增益,良好的钝化实现开压提升,使得多晶黑硅叠加PERC技术后可得到额外收益,效率比普通多晶PERC高出0.4%左右,实现了1+1>2的效果,可以说,多晶金刚线切+黑硅+PERC三剑合璧效果更强。
干法黑硅目前主要在部分一线电池厂家实现量产,如晶科、协鑫集成、中节能等,仍有继续发展的市场空间。湿法黑硅技术新增成本支出相对较小,可实现0.3-0.5%的效率提升。
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