光伏龍頭硅片技術(shù)創(chuàng)新,助推行業(yè)發(fā)展

新華網(wǎng) · 2024-04-15 09:00:42

硅片創(chuàng)新“鮮有問津”是因?yàn)?ldquo;耗時(shí)耗力難突破”。......

隆基綠能硅片新品上市,突破了光伏硅片技術(shù)創(chuàng)新的難題。

對(duì)于光伏這種科技制造型行業(yè),創(chuàng)新是行業(yè)永遠(yuǎn)不變的主旋律。然而,縱觀近幾年光伏創(chuàng)新的成績,絕大部分集中在電池效率提升和組件功率的提升上,這里面既包括TOPCon、HJT、BC等電池技術(shù)的創(chuàng)新突破和大規(guī)模運(yùn)用,也包括組件尺寸變化、功率提升。然而,作為光伏行業(yè)的基底——硅片,它的技術(shù)創(chuàng)新鮮有人“問津”。近日,隆基綠能硅片新品上市,引起了行業(yè)震動(dòng)。

光伏硅片“耗時(shí)耗力難突破”

硅片創(chuàng)新“鮮有問津”的原因在“耗時(shí)耗力難突破”這七個(gè)字上。光伏硅片的技術(shù)含量較高,涉及到材料科學(xué)、化學(xué)工程、電子工程等多個(gè)領(lǐng)域。要實(shí)現(xiàn)硅片性能的突破,首先需要克服材料的物理特性、制備工藝等難題,需要投入大量的科研人力和物力,一旦選錯(cuò)技術(shù)研發(fā)突破路徑,勢必造成研發(fā)成本的直線上升。

過去的十五年,單晶技術(shù)的加速?zèng)_刺式發(fā)展,將單晶硅片的非硅成本飛速降低了90%,單晶快速地代替了多晶路線,成為光伏的平價(jià)高品質(zhì)材料。

光伏硅片的制造過程涉及到多個(gè)工藝步驟,包括晶體生長、切方滾磨、薄片切割、清洗加工等工序。每個(gè)步驟都需要更高的工藝控制和更精密的加工設(shè)備,這對(duì)硅片廠商新技術(shù)的規(guī)?;a(chǎn)提出了較高的要求。硅片廠商和設(shè)備廠商需要深度合作,創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)、改良硅片制造設(shè)備,將規(guī)模化生產(chǎn)成本控制在市場可接受的范圍內(nèi),從而將實(shí)驗(yàn)室的成果快速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力,從而量產(chǎn)推廣,這需要快速且可行的方案。

同時(shí),光伏硅片的生產(chǎn)成本占整個(gè)光伏系統(tǒng)成本的比重較大,市場上的價(jià)格競爭非常激烈,降低成本是光伏硅片創(chuàng)新的重要挑戰(zhàn)之一。尤其是2021年中下旬硅料開始漲價(jià),倒逼硅片廠商在降本增效上做文章,諸多廠商在硅片的厚度、尺寸上做起了文章。據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)(CPIA)統(tǒng)計(jì),2020年,P型單晶硅片平均厚度為175μm,N型硅片平均厚度為168μm;2021年,P型單晶硅片平均厚度降至170μm,N型硅片平均厚度降至160μm。此外,硅片大尺寸化降低了全產(chǎn)業(yè)鏈成本。根據(jù)行業(yè)測算,以M10、G12為例,相較M2,在電池環(huán)節(jié)非硅成本下降幅度分別達(dá)10.40%、21.73%,在組件環(huán)節(jié)非硅成本下降幅度分別達(dá)7.06%、10.17%。

然而,厚度越來越薄、尺寸越來越大的硅片,自身的風(fēng)險(xiǎn)也在不斷加劇。厚度變薄后,硅片吸片及傳輸過程中,翹曲會(huì)更大,碰撞破碎的風(fēng)險(xiǎn)也在加大;硅片越薄,硅片的斷裂強(qiáng)度越低,這些都會(huì)增加薄硅片的碎片風(fēng)險(xiǎn)。例如140μm厚度的硅片相對(duì)比210μm厚度的硅片,斷裂強(qiáng)度降低約40%。在硅片薄片化時(shí)代來臨之際,市場對(duì)硅片的抗斷裂能力提出了更高的需求。

最后一點(diǎn),市場的需求已經(jīng)發(fā)生變化——硅片“一招鮮吃遍天”的時(shí)代已經(jīng)過去。面對(duì)市場電池技術(shù)路線的百家齊放,以及不同電池廠商不斷在產(chǎn)線上的工藝突破和優(yōu)化,電池廠商渴望找到一款能夠匹配自身電池路徑的、定制的、品質(zhì)和一致性高的硅片:這種硅片能夠深度匹配電池廠商自身技術(shù)和生產(chǎn)加工特點(diǎn)。這需要硅片廠商在硅片研發(fā)的中后端就和電池廠進(jìn)行較為深度的合作,量身匹配、打造定制化的產(chǎn)品,以適應(yīng)目前TOPCon、HJT、BC不同電池技術(shù)的硅片需求,解決電池廠商精益化生產(chǎn)的需求,解決高效電池生產(chǎn)分布廣而需要區(qū)分處理的痛點(diǎn),還要解決電池上下游組件廠商對(duì)于電池可靠性的擔(dān)憂。

敢挑重?fù)?dān)、敢啃硬骨頭

3月底,百位技術(shù)工程師歷時(shí)3年潛心研發(fā)的隆基綠能泰睿硅片新品面世,實(shí)現(xiàn)了近十年來光伏硅片未有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新的突破。硅棒因?yàn)橹苽涞脑颍總€(gè)部分的電阻率是有差異的,直接帶來的影響是切出來的硅片品質(zhì)有高低之分。一般來說,拉出來的硅棒越長,頭尾的電阻率差異越大,而硅片電阻率是影響提升光伏電池效率的主要因素之一。隆基綠能這次新發(fā)布的泰睿硅片實(shí)現(xiàn)了軸向電阻分布一致,可在棒長一致的情況下,把硅棒頭尾電阻率比值從3倍縮短到1.5倍以內(nèi)。換句簡單的話說,電池廠使用隆基泰睿硅片,可以制作出更多高品質(zhì)、高效率電池。

影響光伏電池效率的還有硅片的金屬雜質(zhì)。硅片金屬雜質(zhì)剔除得越干凈,電池效率提升的潛能越大。隆基綠能這次通過晶格分析,降低了金屬雜質(zhì)的遷移活化,在電池自帶或者額外的吸雜工藝下,極大地提高了電池效率提升的潛能。

除了光電性能跨越式突破,隆基泰睿硅片還有個(gè)“金剛身”。相比現(xiàn)在市場上的常規(guī)硅片,隆基泰睿硅片彎曲強(qiáng)度提升16%,抗斷裂能力更強(qiáng),制造環(huán)節(jié)的碎片率有望大幅下降。

這次隆基綠能一改行業(yè)“做啥飯吃啥菜”的老做法,實(shí)現(xiàn)客戶“點(diǎn)菜”和“私人訂制”服務(wù)。泰睿硅片可以和客戶的生產(chǎn)工藝進(jìn)行深度適配,根據(jù)客戶不同的電池技術(shù)路線、差異化需求,提供定制、調(diào)整和驗(yàn)證服務(wù),幫助客戶實(shí)現(xiàn)使用隆基泰睿硅片的最佳效益,解決波動(dòng)問題。

可以說,隆基綠能這次推出的泰睿硅片,不僅自身素質(zhì)高,而且還為電池廠補(bǔ)齊了前端研發(fā)的短板,為電池廠主動(dòng)提供適配定制服務(wù),幫助電池廠提升電池效率,這對(duì)電池及組件廠商是一個(gè)極大的利好,更是改變了行業(yè)供需關(guān)系的底層邏輯,做到一切以解決客戶痛點(diǎn)為導(dǎo)向研發(fā)新品、提供服務(wù)。這是隆基綠能向行業(yè)交出的一份如何穿越本輪產(chǎn)能過剩周期的答卷。

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