阿特斯(中国)投资有限公司技术高级总监 王栩生先生
在标准多晶电池工艺中,传统制绒技术处理后硅片的加权平均反射率相比单晶偏高,反射光的损失是制约多晶电池进一步提升光电转换效率的主要瓶颈。而且对于金刚线切片的多晶硅片,采用传统制绒工艺后,反射率会更高,外观目测比较亮,既存在外观问题又有效率的下降。但金刚线切片是多晶接下来的一大利器。与传统的砂浆切片相比,最关键的指标是每公斤出片数,传统的砂浆切片是每公斤硅锭出49至50片,而金刚线切片则可达到60片以上。金刚线切片这单道的制造成本就可下降26%,而且在环保上具有传统砂浆不可比拟的优势,是多晶技术发展的必由之路。
ITRPV2017版预测金刚线切片的比例比较保守,到2019年只有20%。我们认为随着技术的不断成熟以及制造成本的不断下降,金刚线切片的比例在2019年将会超过70%。而黑硅技术的价值就在于使金刚线切片在多晶上的应用成为可能。
黑硅分为干法和湿法两种。干法黑硅主要是反应离子刻蚀(RIE),湿法黑硅主要是金属催化化学腐蚀(MCCE)。从组件功率,制造成本综合来说,MCCE即湿法黑硅占有优势,是多晶制绒工艺未来的标配。阿特斯的黑硅早在2009年就开始项目调研,到2012年开始实验室研究,于2013年中试,到2014年正式量产,成为全世界首家量产湿法黑硅的公司。该项技术也在2015年拿到了"中国原创技术奖"。到2017年7月阿特斯的湿法黑硅产能将达到3GW产能。阿特斯的黑硅是一个通用技术,除了在多晶硅片上可形成纳米级别的绒面;在单晶硅片上,也可以利用黑硅在100晶向上形成完美的倒金字塔结构;在类单晶(铸锭单晶)上,一样可以利用黑硅工艺处理。
阿特斯的电池效率提升,预计2017年黑硅电池效率将全部取代多晶电池达到19.3%;到2018年,Al背场电池将被PERC电池全部取代。到2020年,黑硅PERC电池效率将达到21.4%,单晶PERC电池效率将达到22.5%。其他高效电池要参与这个竞争就必须在效率和成本上达到同一水平。相应的组件功率也会更高更强。黑硅PERC组件在功率上将取代传统单晶组件。到2020年72片封装的组件功率可以突破400瓦。
单晶的市场份额在2016年有所攀升,这得益于拉晶的突破,金刚线切片的推广,PERC电池的导入以及领跑者项目的支持。未来单多晶的竞争依赖于电池效率提升的速度和制造成本降低的速度之间的博弈。
从平准化度电成本(LCOE)来比较下单多晶系统之间的差别。假设在中国格尔木地区建设一个55MW的地面电站。首先,从投资成本来看,多晶组件3.2元/瓦,单晶组件3.35元/瓦。在考虑了土地,系统配置BOS,包括支架,线缆,逆变器,汇流箱,人工,场外输配电工程后,多晶系统的总成本是6.814元/瓦,单晶系统的总成本是6.922元/瓦,多晶系统比单晶系统便宜0.108元/瓦,多晶胜出。其次,再从运营的角度来比较LCOE。假设多晶的初始光致衰减(LID)是1.1%,而单晶LID是1.6%,这样多晶系统的LCOE是0.502元/瓦,而单晶系统是0.506/瓦,多晶系统要便宜0.4分/瓦,又是多晶胜出。如果单晶的LID更高或单晶组件的售价更高,都会拉大这个价差,多晶的竞争力就更强了。再从另外一个角度来看,如果要求单晶系统和多晶系统的LCOE一样,假设单晶LID是1.6%,那么单晶组件的售价不能超过多晶组件2分/瓦,而现实情况是0.15元/瓦,相去甚远。假设单晶LID达到2%,就会要求单晶组件的售价低于多晶组件1分/瓦,这是不可能的,反过来说,多晶系统在LCOE上具备较大的优势。
总而言之,湿法黑硅技术已经通过GW级别的量产验证,黑硅技术为多晶金刚线切割在硅片端的推广铺平了道路,黑硅技术+金刚线切片是多晶光伏解决方案降本的"金钥匙",未来黑硅技术将会成为多晶技术的主流,多晶将继续维持晶硅的主流地位。