高效电池单晶硅片解决方案
发布时间:2015-04-10    编辑:jinrui   
本文摘要:西安隆基硅材料股份有限公司 研发总监
西安隆基硅材料股份有限公司 研发总监 邓良平

  感谢协会组织这个全产业的技术人员到一起交流,今天学到的内容非常多,特别是电池组件的一些改进。隆基一直在单晶硅领域,从我们这个角度讲一下单晶硅片,在我们做的过程中的一些研究成果想跟大家分享一下。分成五个方面,第一个是型高效单晶成本的技术。第二N型高效单晶品质的技术。第三是N型硅片薄片化技术。第四高效清洗技术研究。
 
  高效降成本的技术我们主要有两个,一个是提高拉晶成品率降低在单晶生产端的综合成本。第二个比较重要,金割线切割,这也是我们最近几年进步最大的一项,第一个是稳定拉晶功率,提高单晶的成品率,下面这个图是隆基股份,N型打进拉晶的综合成本这几年的变化情况,2013年初的数据我们把他定义成100%,2014年年底我们下降到了37%,N型的拉晶技术,多次加料,可以减少坩埚损耗,RCZ技术在普通设备上都可实现,相比CCZ技术成本低,现在看N/P型成本差距已经缩小到10%左右,市场差价也会五逐步缩小,这个研究成果应该打破了光伏行业认识“认为N型硅片成本远远高与P型的”。
 
  另外是我们在硅片尺寸方面做了一些改进,原来的尺寸是200mm直径,我们现在新提出的规格,直径分别为205mm和210mm,提出新标准的出发点主要有三个:第一个是我们的机械加工的精度已经大幅度提高,从原来的正负1mm,提高到了我们现在的正负0.25mm;第二,不做大的改动,电池生产线就可以使用新的产品规格;第三个是硅片成本已经大幅下降,整个行业可以使用直径更大的硅片了。一个60片标准组件可以增加功率5~10W,新的规格是国内五家单晶企业联合制订的,有很好的行业代表性。2015年初,我们在SEMI中国的标准委员会上提出了新的硅片标准,顺利通过了委员会的审核,现在已经进入正式的立项;隆基股份已经开始启动了在硅片的国标中增加新的规格的行动。原来各个厂家都在推自己的规格,造成我们硅片产品企业的产品尺寸非常的混乱,所以逼着我们统一规格,但是想统一规格非常难的事情,综合考虑了我们整个行业现在的水平找到了一个最佳的答案,下一步终极目标就是正方形硅片。
 
  第二个大的方面是高效N型单晶品质的研究,这张图是氧含量和体寿命之间的关系,普通工艺头部寿命只有2000微妙左右,新的工艺我们已经做到头部已经过了10000微妙,氧含量从0.7到0.9,头部的中心寿命就从8000下降到了2000,所以氧含量对它影响非常大,整个行业基本上认可这是强相关的。我们现在的核心技术就是要在不大幅度增加成本的情况下把氧含量降下来,最后就是整个生产环境要达到高纯的要求,这些措施综合起来,最后得到高寿命、高效率、低衰减。低氧单晶能为光伏行业带来的价值、能为整个行业带来什么贡献?这是我们非常关注的问题。由于金属在硅里的分凝系数非常小,原来的做法是把晶棒的头部切掉一节、尾部在切掉一节,但这样对降成本是非常不利的。下面这个图表明,氧含量降低以后,晶体头部少子寿命得到大幅度的提高,同时电阻率虚低的现象也得到明显改善。
 
  还有低氧高效单晶,工艺改变前后单晶纵向氧含量分布。头部下来之后,中途会下降得比较低,我们把头部氧含量降到14个PPM,最后尾部不上翘,这是我们有一个车间是80个炉台,部分炉台安装了电磁场,在这上面做了很多工作,可以把氧降得更低,从头开始的2米长度之内,氧含量都能保持在5ppm以下;但是尾部氧含量大幅度上升了,这是我们下面需要持续进行研究解决的问题。另一个,硅片的薄片化,2014年、2015年基本上150微米厚度,我们认为2016年、2017年厚度会逐步降低到110微米,从降成本的角度讲,薄片化是最有利的方法;我们已经向下游客户提供了110-150微米规格的硅片,开展研发工作;我们希望到2015年能做到170微米的硅片实现产业化。这张硅片是我们生产的110微米的硅片,已经带有柔性。我们这里有一个从理论上的计算,110微米的硅片与常规常规190微米的硅片对比,出片数和成本的对比。成本下降非常多,应该是26%。单晶硅片成本大幅度降低,单多晶硅片价差将会进一步缩小,甚至与普通多晶硅片的成本持平,当然,多晶硅片也会开展薄片化的工作。我们给下游客户供应的110硅片,采用HIT电池工艺,转换效率已经超过22%。
 
  第四个方面,高效清洗技术,给下游做电池带来贡献,我们开发的高效清洗工艺,不仅能够大幅度改善硅片的清洗效果,还可以使单晶硅片表面的损伤和金属离子的含量显著下降。可表现为反射率降低0.5%以上,转换效率略有提升。第五个方面是高效N型单晶客户端验证。这次验证共4298片,客户反馈良率是100%,没有低效发生。另外是在国内研究所做的对比试验,总共有4家供应硅片,这是隆基的产品,同时做电池,显示隆基的硅片高了1.3%,我们提供的低氧单晶,在制作成HIT电池以后,接近一个百分点的效率提升,这个价值是非常大的,能为光伏行业带来巨大价值,我们的研究工作还在持续,包括我们降氧工艺的研究。
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