我國自1980年以后，中國能源總消耗量每年增長約為5%，是世界增長率的近三倍，目前能源儲(chǔ)備和未來需求之間存在大量缺口。預(yù)測到2020年，中國石油消費(fèi)量將達(dá)到4億5000萬噸到6億1000萬噸，專家預(yù)測國內(nèi)最多供應(yīng)量在1億8000到2億噸左右，缺口將達(dá)到2億到6億噸。由于中國石油不可能大幅度增長，因此巨大的能源缺口將嚴(yán)重依賴進(jìn)口能源補(bǔ)給。(圖1-1為我國近年石油情況)進(jìn)口預(yù)測中國2020年以后，石油對外依賴度將>55%，進(jìn)口天然氣對外依存度到達(dá)25%-40%，煤的需求量將達(dá)到40-60噸。2020年以后中國能源供應(yīng)缺口將進(jìn)一步加大。國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和安全離不開能源的開發(fā)，能源是各國經(jīng)濟(jì)的血脈，是政治穩(wěn)定的基石，能源的發(fā)展已經(jīng)擺在政治的高度和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略上。

今天我國在新能源領(lǐng)域已經(jīng)取得喜人的成績，光伏市場和產(chǎn)品制造全球第一，全球光伏市場重心已從歐美地區(qū)向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移。我國光伏裝機(jī)容量逐年上升，2015年光伏規(guī)劃裝機(jī)容量在17.5GW已提前完成，預(yù)測光伏裝機(jī)熱潮會(huì)持續(xù)5-10年，平均未來會(huì)幾十瓦增長量增長，發(fā)展?jié)摿薮蟆?ldquo;光伏發(fā)電是創(chuàng)造適應(yīng)社會(huì)發(fā)展與能源需求的最佳能源供應(yīng)模式，是未來能源的主力”。

硅材料狀況

現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)中光伏材料，仍以硅材料為主，晶硅光伏材料是光伏電池制備的主力軍，現(xiàn)今仍處于一個(gè)主導(dǎo)地位，預(yù)測晶硅電池材料的主導(dǎo)地位在未來十年不會(huì)動(dòng)搖，晶硅電池占市場率80%以上，單多晶是電池材料的基礎(chǔ)，是高效單晶電池的主要原料，我國近幾年每年多晶硅需求量在20-30萬噸左右，預(yù)計(jì)隨裝機(jī)容量的上升還會(huì)增長。多晶生產(chǎn)的核心技術(shù)一直被歐美和日本等幾個(gè)少數(shù)廠家擁有，技術(shù)處于長期封鎖。近幾年，隨著光伏應(yīng)用市場的轉(zhuǎn)移，和我國企業(yè)的技術(shù)引進(jìn)，消化，創(chuàng)新，我國目前在多晶硅制造已經(jīng)取得重大突破，多晶硅產(chǎn)量不斷增長，2007年達(dá)到千億噸產(chǎn)量，2009達(dá)到萬億噸產(chǎn)量，2014年十萬噸，2012年由于國際市場冷淡，國內(nèi)光伏企業(yè)遭遇“寒冬期”多晶硅企業(yè)大面積停產(chǎn)，預(yù)測2016年我國多晶硅需求在20-30萬噸左右。

多晶硅技術(shù)的方法

目前多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有三種：改良西門子法，硅烷流化床法，冶金法”其中前兩者制備方法較為常用，中國企業(yè)大多采用改良西門子法，改良西門子法制備多晶硅技術(shù)最成熟，最可靠，投產(chǎn)速度最快，節(jié)能技術(shù)明顯，成本低質(zhì)量好，不對環(huán)境產(chǎn)生污染：冶金法具有成本高，產(chǎn)品質(zhì)量低，衰減高等特點(diǎn)，烷流化床法成本相對比較低，但晶硅純度較差。目前我國電池材料領(lǐng)域大多是建立在多晶硅制造基礎(chǔ)，多晶材料占電池材料大半江山，無論利用磁控技術(shù)還是區(qū)容技術(shù)制備單晶電池材料，還是以上三種方法制取多晶硅都需要經(jīng)過硅片切割。

電池制備工藝

單晶電池制備主要工藝：單晶硅棒-截?cái)?開方-磨面-切片-清洗-檢測分級-包裝。

多晶電池制備主要工藝：多晶硅錠-開方-切斷-磨面-倒角-切片-清洗-檢測-包裝。

單多晶硅片制備方法有異同點(diǎn)，在硅片切割工藝后續(xù)工藝基本相同。

硅片來料檢驗(yàn)—制絨—擴(kuò)散制結(jié)-PECVD-去PSG磷硅玻璃—絲網(wǎng)印刷背電場電極-燒結(jié)-檢測分級-包裝。

電池加工工藝異點(diǎn)在制絨工藝上，單晶采用異性堿制絨，多晶采用各向同性酸制絨。目前由于多晶由于轉(zhuǎn)換效率和單晶只相差1-2百分點(diǎn)，制造成本低，是電站組件選型的潮流之選。單晶生產(chǎn)工藝幾乎都可以用于多晶電池工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。由于單晶電池工藝近期生產(chǎn)不斷改進(jìn)，制造工藝成本基本和多晶制造工藝成本持平，憑借其轉(zhuǎn)化率較高，又有取代多晶的市場份額的趨勢，總之目前隨著國內(nèi)光伏應(yīng)用市場的開發(fā)，高效組件市場需求是趨勢。

硅片切割技術(shù)

目前硅片切割技術(shù)多采用多線切割技術(shù)，相比以前的內(nèi)圓切割，有切割效率高，成本低，材料損耗少。目前硅片能夠切出的最薄度在200um左右。實(shí)際太陽能電池的最佳性能厚度是在60-100um.，之所以維持在200um左右是因?yàn)樘柲茈姵氐臋C(jī)戒性考慮，硅片厚度減少厚度減少已不再適應(yīng)這些電池工藝，如腐蝕，絲網(wǎng)印刷等，硅片厚度的減少帶來了很大的電池制備技術(shù)難點(diǎn)，當(dāng)然目前切片技術(shù)也無法滿足其技術(shù)要求。

切割硅片是電池片加工的重要步驟，直接影響硅片表面晶向，厚度，表面粗糙度，翹曲度，硅片制造過程可能出現(xiàn)斷線，停機(jī)，厚度不均勻，粗糙度過大等(工藝難點(diǎn));以前硅片，電池工藝，組件制造，三部分幾乎平分各占成本33%左右，現(xiàn)在由于電池工藝和組件制造方面技術(shù)的改進(jìn)，三者成本分布分別為50%，25%25%(成本);在硅片切割過程中材料損失越位50%，浪費(fèi)嚴(yán)重(材料節(jié)約)。因此對硅片技術(shù)進(jìn)行研究，研討，技術(shù)改進(jìn)具有重要意義。

一、硅片切割作為硅片加工工藝過程中最關(guān)鍵的工藝點(diǎn)，其加工工藝和加工質(zhì)量直接影響整個(gè)生產(chǎn)全局，和后續(xù)電池片工藝制備，因此硅片切割要有嚴(yán)格的工藝要求。

1、硅片切割工藝所要遵守的技術(shù)原則：

1)斷面完整性好，消除拉絲和印痕跡。

2)切割精度要高，表面平行度高，厚度誤差小。

3)提高成品率，縮小切割縫隙，減少材料損失。

4)提高切割速度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)智能控制，自動(dòng)進(jìn)行切割。

二．多線切割機(jī)理論切片數(shù)量計(jì)算方法分析：

1、D=T+F+dw+DS

槽距=硅片厚度+游移量+鋼線直徑+金剛砂直徑

理論切片數(shù)量=單晶有效長度/槽距