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超大晶粒准单晶铸锭炉

(2011-04-19 12:57:36)
标签:

杂谈

分类: 晶硅

从晶龙集团获悉,经国内高校专家组鉴定,世界光伏行业一项革命性技术在晶龙集团诞生:由该集团旗下位于连云港的东海晶澳太阳能科技有限公司生产的“超大晶粒准单晶铸锭量产一号锭”顺利下线,用铸锭的方法生产出接近直拉单晶光电转换率的单晶硅,且成本可降低约60%。

   

    由厦门大学、清华大学等专家组成的鉴定组,对超大晶粒准单晶硅铸锭技术研究成果的评价高度一致。鉴定结果显示:该项目在工艺技术和装备方面均有重大突破和独创性,具有单晶硅高转换效率和铸锭多晶硅低衰减率的双重优势,达到国际领先水平。

  在光伏行业迅速发展的今天,用于制造太阳能电池的晶体硅主要是采用直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。多晶硅铸锭,投料量大、操作简单、工艺成本低,但电池转换效率低、寿命短;直拉单晶硅转换效率高,但单次投料少,操作复杂,成本高。因此,怎样将两者合二为一、扬长避短,就成了国内外光伏企业竞相研究的热点和难点。

  2009年11月,晶龙集团一次性投入3000万元作为专门的研发经费。几经锤炼,以东海晶澳太阳能科技有限公司为核心的研发团队,成功研发出准单晶硅铸锭技术,并实现量产。

 

    投资1.5亿元的试量产一期项目已经有12台准单晶铸锭炉投产,预计将实现年产65MW准单晶硅锭,年销售收入3亿元。同时,投资4亿元的二期200MW准单晶硅铸锭项目也正在实施中,2011年底达产后还将增加32台准单晶硅铸锭炉,预计将实现年销售收入10亿元。晶龙集团生产的单晶硅光电转换率平均为18.5%准单晶铸锭的光电转换率平均为18.3%。

  采用该项技术生产出的单晶硅量产电池片具有与直拉单晶硅电池片不相上下的转换效率,目前,该集团直拉单晶硅光电转换率最高为18.5%,准单晶铸锭的光电转换率最高为18.3%,但同时,准单晶铸锭也拥有直拉单晶硅没有的优势——— 直拉单晶硅每生长炉可投料100公斤左右,而准单晶硅铸锭炉单次投料可达430公斤左右,是直拉单晶硅的4倍多。直拉单晶电池片衰减率在2%以上,而准单晶铸锭在0.5%以下,性能更加稳定。电池组件的利用率上,直拉单晶硅的硅棒呈圆柱状,制作的太阳能电池片需将四周切掉,组成的电池组件成品率为50%左右,而准单晶铸锭为方形铸锭,制作电池片的切片也是直角方形,组成的电池组件成品率约为65%。工艺成本上,直拉单晶为160元/公斤,而准单晶铸锭仅为60元/公斤。太阳能电池总成本上,在硅原料,切片、组件等其他成本一定的前提下,整条生产链的成本可因准单晶硅铸锭技术降低10%。(注:难道又是和普罗的多晶硅炉一样,大体积、低效率?)

  “此项技术将有助于降低太阳能发电成本,促进太阳能发电实现平价上网。”晶澳太阳能有限公司CEO方朋谈到,尽管目前太阳能发电的成本约为1.5元-2元,比火电水电等发电成本高出一倍左右,但随着国内原料供应、技术进步等各方面条件的改善,太阳能发电成本会逐渐降低,预计2015年前后太阳能发电也有望实现平价上网。

  据了解,投资1.5亿元的试量产一期项目已经有12台准单晶硅铸锭炉投产,预计将实现年产65MW准单晶硅铸锭,年销售收入3亿元。同时,投资4亿元的二期200MW准单晶硅铸锭项目也正在实施中,2011年底达产后还将增加32台准单晶硅铸锭炉,预计将实现年销售收入10亿元。

 

    另:晶龙集团研发的掺镓硅单晶技术不仅在国内取得专利证书,在美国、欧洲也获得专利审批,率先实现了单晶硅电池转换效率的稳定性、无衰减;“赛秀”计划使太阳能电池量产光电转换效率提高到18.9%,居世界一流水平。


注:

准单晶物质(百度百科)

  准单晶物质,即其中铁、铜、铝三种原子的排列很特殊。普通单晶物质是由相同的原子形成的晶格组成的,就像一堵墙由同样的砖组成一样。而在这种准单晶物质中,虽然原子的排列有着严格的顺序,但没有普通单晶材料中到处相同的晶格。它们中原子的排列是一种几何序列:有类似晶格的排列,但没有晶格的排列重复性晶格之间的距离永远在增大。在该物质中,3种金属原子的排列虽不像普通单晶那样具有相同的晶格,但仍具有严格的顺序,呈现出几何排列。   科研人员在解释该科研成果时指出,准单晶几乎是一个新的物理概念。20年前,在解释铝、锰原子合成的特殊材料的伦琴射线照片时提出了这一概念。在这张伦琴射线照片上能清楚的观察到铝原子和锰原子严格有序的排列。但用经典的晶体学原理却不能解释这种现象,因为普通单晶材料中禁止原子如此排列。

 

 

“准单晶”,根据其物理性质,应该是介于多晶硅和单晶硅之间的一种新物质,和单晶硅多晶硅都不同,因此生产线上的铸锭、切割、扩散、清洗、CVD、印刷等肯定不一样,所以做成电池片还早着呢。这个准单晶肯定是更加接近于多晶硅的,可以看做是“原子排列相对有序的多晶硅”,排列有序那就是比较透明的,因此转换率较高就好理解。不过因为没有严格的原子排列顺序,因此是不可能用作电子级晶圆的。结论就是种好点的多晶硅而已。转换率18.3%,无锡尚德多晶单晶转换率已经达到17.5%、19.5%,国外先进的SunPower今年晶硅电池转换率已经达到24.2%。同样的设备,经验和技术更重要。

 

直拉法单晶硅纯度不够,多用于太阳能。

区熔法单晶硅纯度高,多用于电子晶圆,LED芯片。

同样的炉子,在不同的人手上产出不同质量的硅棒。国内最大的晶硅厂协鑫没有买普罗1800KG(其实就是四个坩埚,450KGX4=1800KG)的多晶炉,反而买精功科技480KG的多晶炉,就是充分考虑到设备可靠性、成熟性,配套的切割、扩散、清洗、镀膜设备都要合适才行,即使有能一锅出多晶硅锭600KG的,我想也不会有人买,拿什么去切它啊?

协鑫正在研制电子级多晶硅,预计今年量产。

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