楊德仁院士：鑄錠單晶兼具多、單晶雙重優(yōu)點 或?qū)⒋笠?guī)模應(yīng)用
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發(fā)布日期：2018-11-13
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鑄錠單晶是太陽能硅材料重要的發(fā)展方向，希望鑄錠單晶技術(shù)在今后1-2年重新開始大規(guī)模應(yīng)用。
“鑄錠單晶是太陽能硅材料重要的發(fā)展方向，希望鑄錠單晶技術(shù)在今后1-2年重新開始大規(guī)模應(yīng)用，”11月8-10日，第十四屆CSPV大會在西安舉辦，中國科學(xué)院院士、硅材料國家重點實驗室主任楊德仁在報告中詳細(xì)闡述了鑄錠單晶的前世今生。會上，來自協(xié)鑫的長晶技術(shù)總監(jiān)胡動力博士也在工業(yè)化應(yīng)用的層面介紹了鑄錠單晶技術(shù)的進(jìn)展。他表示，在與直拉單晶實現(xiàn)同瓦輸出的情況下，鑄錠單晶硅片價格低0.3-0.4元/片，給客戶更高的性價比。
“第三條路線：鑄錠單晶兼具低成本和高效率”
在《鑄造單晶硅材料的生長和缺陷控制》報告中，楊德仁院士表示，十余年來，多晶、單晶市場份額變化的鐘擺效應(yīng)，是市場政策、技術(shù)發(fā)展共同作用的結(jié)果，兩種技術(shù)路線將會共存，誰也不會簡單消滅誰。而第三種技術(shù)路線——鑄錠單晶，利用籽晶通過鑄錠的方法生長出單晶硅，把兩種技術(shù)的優(yōu)點結(jié)合起來，既有低成本，低能耗，也有高質(zhì)量、高效率。
“所以鑄錠單晶技術(shù)在過去十年以及最近得到了非常大的關(guān)注”，楊德仁院士表示，從1977年第一次在國外雜志上發(fā)表，到2006年轉(zhuǎn)換效率做到18%，再到2010年鑄錠單晶技術(shù)實際上已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用，市場份額占到15%-20%。楊德仁強(qiáng)調(diào)，鑄錠單晶的優(yōu)勢在于電阻率更加均勻，比多晶增加1%以上的轉(zhuǎn)換效率，同時又保持了多晶的低光衰優(yōu)勢，光衰僅僅是直拉單晶的20%-30%。
楊德仁院士同時指出，鑄錠單晶在過去一段時間面臨位錯密度、單晶率、材料利用率和籽晶成本等問題挑戰(zhàn)，其中位錯是關(guān)鍵因素。“我們的研究團(tuán)隊提出增加晶界的改進(jìn)方法，‘以毒攻毒’，可以有效的降低位錯。我們希望這樣的技術(shù)在今后1-2年重新開始大規(guī)模應(yīng)用”，楊德仁院士說。
“鑄錠單晶將贈送‘陽臺’和‘飄窗’實現(xiàn)同瓦輸出”
鑄錠單晶在2010年左右規(guī)模量產(chǎn)，協(xié)鑫、LDK，昱輝都有大量出貨。近幾年來，鑄錠單晶技術(shù)未能大規(guī)模應(yīng)用，除了高效多晶等新技術(shù)的快速發(fā)展占領(lǐng)市場外，成本問題也一直是主要的突破方向。
“目前保利協(xié)鑫鑄錠單晶已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品，通過籽晶多次回用，籽晶成本下降60%”，在“晶硅材料技術(shù)與裝備”分會場，保利協(xié)鑫胡動力博士說，“此外，依靠G8大尺寸硅錠，薄硅片等方法，成本已經(jīng)進(jìn)一步下降。
除了成本優(yōu)勢，胡動力博士認(rèn)為，保利協(xié)鑫鑄錠單晶硅片技術(shù)優(yōu)勢也比較顯著。相比于直拉單晶15ppma，鑄錠單晶研發(fā)氧含量最低到2ppma,確保更低的光衰；硅片電阻率分布更窄，效率進(jìn)一步提升，與直拉單晶相差0.2%以內(nèi)。
“鑄錠單晶將贈送‘陽臺’和‘飄窗’”，胡動力博士形象比喻道，“轉(zhuǎn)換效率差距可以用157.75mm的大尺寸硅片彌補(bǔ)。由于不存在缺角，鑄錠單晶硅片面積100%可利用，比直拉單晶面積大2%，與同尺寸直拉單晶硅片實現(xiàn)同瓦輸出。同時，每片價格低0.3-0.4元，經(jīng)測算，選擇鑄錠單晶較直拉單晶收益高0.06元/W。高效鑄錠單晶組件（60片）可以封裝到310瓦。”
胡動力博士指出，大尺寸化和定制化是未來技術(shù)趨勢，鑄錠單晶能低成本實現(xiàn)166mm和長方形硅片的定制化生產(chǎn)，未來更具優(yōu)勢。對于三類片的處理方法，胡動力博士表示，利用濕法黑硅技術(shù)，三類片黑硅制絨效率較產(chǎn)線多晶黑硅片高0.21%，與多晶黑硅外觀幾乎一致，而且顏色更加均一。
目前，保利協(xié)鑫鑄錠熱場工藝、高純坩堝、錠檢設(shè)備已經(jīng)全面升級，繼金剛線切黑硅片之后，鑄錠單晶硅片將成為對市場有重大影響的差異化產(chǎn)品。