鳳凰光伏的準單晶硅片正在逐步被市場所接受
2011年6月18日,中國河南安陽鳳凰光伏在上海宣布其準單晶硅材料開始量產,將正式投放市場。鳳凰光伏經過半年多的研發、實驗以及小批量生產測試,通過改造GT Solar鑄錠爐實現了準單晶產品的量產,并有效解決了等溫曲線精確控制、0.5厘米厚度的超大尺寸無損傷籽晶制備技術以及低成本應用等一系列問題。鳳凰光伏成為了全球第一家使用GT Solar DSS爐制造準單晶鑄錠的光伏企業,并且首次實現了準單晶硅片成本接近多晶硅片成本。
鳳凰光伏為其準單晶技術的研發命名為“阿波羅計劃”。經過三個月的理論調研,鳳凰光伏于2011年3月15日正式對準單晶技術的研究立項,經歷了三個階段的進展,最終在2011年5月30日前將試產的產品交至客戶手中進行檢測。目前已有超過10家企業正在使用鳳凰光伏的準單晶硅片,其中兩家將在7月開始執行批量訂單。
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鳳凰光伏在董事長孫志安的帶領下只用兩年半的時間成長為硅片領域的領先企業
鳳凰光伏首席技術官石堅表示,雖然很多光伏企業正在進行準單晶技術的研究,但實現準單晶量產的決定因素有以下幾點:理論創新、可行工藝路線、穩定的控制工藝、低廉的制造成本和生產成本。鳳凰光伏從2011年3月5日到18日進行了十二天的理論計算,并在隨后的一個月內對理論進行了驗證。鳳凰光伏通過GT Solar DDS450型號的設備進行工藝路線改造,將技術從實驗室轉移至生產線中。為了獲得穩定的控制工藝,鳳凰光伏開發了一套專用的晶種融化控制設備,在0.5mm的時候進入長晶階段。這也是全球第一臺相關的控制設備。可靠的設備及避免異常情況的出現是降低成本的重要方式,鳳凰光伏的目標是將準單晶硅片的單片生產成本比傳統的多晶硅片生產成本增加小于0.3人民幣。
鳳凰光伏準單晶硅片的基本參數是:在P型硅片中,尺寸為156×156mm,電阻為0.5—3Ω.cm,少子壽命≥2μs,厚度為200μm±20和180μm±20兩種,TTV≤30μm,彎曲度≤15μm,大晶粒晶向<100>±5°。
技術方面,鳳凰光伏在理論上得出,準單晶A區比普通多晶高0.1%—0.2%,準單晶B區比普通多晶高0.4—0.6%,準單晶C區效率比CZ單晶低0.2—0.4%;在準單晶正常投料的情況下,平均衰減為0.4%—0.6%。在鳳凰光伏將試產單晶硅片送至相關的電池生產商,在大生產線投放后得到的數據基本相同,光衰減為0.5%。
準單晶硅錠中A、B、C區制成的電池片獲得了不同的技術參數,具體如下:
A區:占硅錠比例為16%,轉換效率 為16.61%;
B區:占硅錠比例為48%,轉換效率 為17.02%;
C區:占硅錠比例為36%,轉換效率 為17.32%;
其中,多晶電池片效率基準為16.5%,單晶電池片效率基準為17.6%。
接下來,鳳凰光伏在準單晶技術研發的重點將放在以下幾點:溫度梯度改進方法;大尺寸超薄晶種的制備;精確熔化控制方法、位錯密度控制方法、邊角多晶控制方法、鑄錠良率提升。GT Solar鑄錠爐采用了四面加頂部的加熱模式,對此鳳凰光伏獨自進行新型熱場的研發以改良溫度梯度;如果能制成鋪滿坩堝底部的大尺寸超薄晶種,就有望制成與CZ單晶一致的產品;通過調整生產工體,將位錯密度降到最低,并且還要技能控制位錯密度,也能控制邊角多晶的比例;目前一般的鑄錠良率約為40%—50%,好一些的可以到60%,鳳凰光伏目標是把良率提升至單晶水平,這將通過引入GT Solar DSS650進行改造來實現。
鳳凰光伏還在與其客戶在利用準單晶硅片生產電池片技術上進行探討。鳳凰光伏首席技術官石堅表示,推薦電池生產商A、B區進行酸制絨,C區進行堿制絨。未來,鳳凰光伏將與其客戶進一步探討酸堿混合制絨的技術,這樣每片的平均效率將超過17%,這樣就徹底超越了單晶硅片。石堅先生表示,鳳凰光伏并不滿足于提供硅片,而是希望成為硅片材料解決方案供應商,滿足不同高效電池對硅片的需求。
鳳凰光伏成立于2008年底,在金融危機時期從GT Solar和應用材料采購了一批鑄錠、切片設備進入硅片制造領域。鳳凰光伏董事長孫志安先生表示,此前從事于鋼鐵生意,在轉型期選定了光伏行業。2010年6月,鳳凰光伏第一批設備進入試生產。當時,鳳凰光伏引入了建銀城投綠色環保股權基金的第一輪投資。建銀城投由建銀國際與上海誠投共同注資成立。目前,鳳凰光伏正在積極引入第二輪投資。
在鳳凰光伏宣布準單晶材料量產的同時,全國工商聯新能源商會與鳳凰光伏共同舉辦了準單晶技術與市場發展趨勢研討會,包括海潤光伏、中電光伏、正基光伏等多家鳳凰光伏的客戶或潛在客戶參加了此次研討會。海潤光伏總裁、首席執行官楊懷進先生表示,準單晶技術規模化將對光伏電力平價上網促進了一步。他贊揚了鳳凰光伏的準單晶硅片量產,因為全球很多公司多年進行此項技術的研發,但均無量產上的突破。上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠教授認為,準單晶技術是向低成本的完美晶體結構又近了一步。目前一些高效光伏電池都在采用選擇性發射極(SE)技術,而這種技術對單晶和多晶電池的效率提升分別為0.8%和0.4%,因此從成本角度看,SE技術更適合于準單晶硅片。正基光伏總裁潘猛從市場角度肯定了準單晶硅片。由于近期市場銷量并不是很好,從正基光伏所接的訂單來看,90%的訂單是需要156型72片的180瓦以上的大板型,并且280瓦的板型也開始接受詢價。潘猛認為鳳凰光伏推出準單晶硅片的真正意義在于量產,可以對產業結構的改變帶來影響。
此外,鳳凰光伏還展示了其柔性硅片,該硅片可以彎曲30度左右而不會破裂。
鳳凰光伏之所以能取得準單晶技術的進展,主要是依托于其光伏技術研究院。鳳凰光伏董事長孫志安表示,技術上(主要面向研究院)的投入非常高,幾乎前一年超過30%的收益全部投入研發。并且研究院的機制非常靈活,只要通過立項審核后即可進入更深入的研發階段。該研究院還在與其他機構建立合作研發關系。孫志安表示,通過成本柔性建設,將0.3—0.4元的售價空間分享給其客戶。通過研究院的努力,鳳凰光伏正在保持對于市場主流技術6到8個月的領先。
今年5月,GT Solar在浙江杭州向其中國客戶介紹了其未來新產品的推出計劃,GT Solar將在今年年底推出準單晶鑄錠爐,并在明年中期釋放產能。
鳳凰光伏將于近期前往德國,向幾家公司提供其準單晶硅片樣品并商談進一步的合作事宜。
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