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。“我們的研究團隊提出增加晶界的改進方法，‘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)進一步下降。
除了成本優(yōu)勢，胡動力博士認為，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。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。