光伏行業的發展回顧 技術路線和產業格局
ii.晶體硅電池的產業鏈全景圖
從最上游的原材料到最終的光伏組件產品,需要經過多晶硅料、硅錠/硅棒、光伏電池片、光伏組件等四個環節。現在我們就介紹了解一下這四個環節,以便描繪出光伏產業全景圖。
1.多晶硅料
多晶硅料是半導體行業的基礎原料,自然也就是光伏產業的基礎原料。
多晶硅的制作流程大致為:通過冶煉工藝將SiO₂冶煉還原為98%純度的工業Si,再通過改良西門子法或者硅烷流化床法進一步把工業級Si提純到99.9999%的太陽能級多晶硅。由于提純純度要求高并且還原過程高載能,這也使得硅料成為晶硅光伏電池能耗最大的一個環節。幾年前的技術水平,還原1kg多晶硅需要120度電,這些年伴隨著技術進步,提煉1kg的多晶硅的能耗越來越低,一線廠家1kg多晶硅提煉僅需要60度電;與此同時,一大批廠家在應用“硅烷流化床”這項革命性的技術,可以把1kg硅料的電耗降低到25度電。
多晶硅生產是資本密集和技術密集的環節,早2010年的時候,1萬噸硅料產能的投資成本高達100億且我國沒有足夠生產能力,大部分依靠進口。近幾年多晶硅產能投資成本大幅下滑,四川永祥新建5萬噸多晶硅產能的總投資僅80億元,單位產能的投資成本只有原先的十分之一。
在2011年雙反的時候,我國90%的多晶硅都依賴進口,而近幾年一大批國內廠家崛起,而歐美老牌企業衰退明顯。國內廠商崛起的另一個效應是成本大幅下滑,新疆大全新能源是成本控制較好的廠商之一,1kg硅料的現金成本控制在8美元以內。而江蘇的保利協鑫一躍成為世界最大的硅料廠商;東方希望集團是2017年才正式殺入這一領域,規劃產能更是驚人,達到12萬噸,產能是保利協鑫的1.7倍。
2.單晶組件制造流程
單晶電池組件的制造始于單晶爐,在單晶爐中將“籽晶”放于旋轉軸上讓硅晶體圍繞其緩慢生長,經過緩慢的生長過程,一根根內部晶粒有序、排列方向一致的“單晶棒”就出爐了。
單晶爐的生長特征使得每一根單晶棒都是圓的,此時如果直接切片生產圓形的單晶片則不利于電池組件的空間利用,所以單晶電池生產過程中還必須要有一個切方的過程。
切方后的單晶棒就要放入切片機臺切成一片片厚度為150um~190um單晶硅片,這些年伴隨著金剛線切割技術日益成熟,單晶硅領域已經完全普及金剛線切割的新技術。金剛線是一根根細如發絲(80um左右)又韌度、銳度極高的金剛線。應用這項技術以后,一根長度為650nm的單晶棒僅僅需要2小時就會被切割成兩千多張單晶片。
硅片僅僅是基礎,需要經過處理以后才會具有導電、發電的特性;在制作電池片過程中需要制絨工藝使得表面凹凸不平,從而有利于光子的捕獲;為了獲得最良好的導電性能,電池片往往采用銀漿導電。電池片上的白亮色就是鍍上去的銀漿用于導電。
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責任編輯:電小二
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