鑄造單晶難點和成本分析

2020-11-25 索比光伏網

聲明：鑄造單晶各項數據，小編也是道聽途說，不一定對，您若有不同觀點，歡迎文後留言。

由於矽片價格越來越低，導致矽片成本佔系統的成本份額也越來越低，因此，電池效率的高低顯得愈發重要。因此，最近兩年多來，單晶矽片攻城略地，多晶矽片節節敗退，潰不成軍。目前隆基2020年的規劃產能達到了65GW，長期規劃產能達到了80GW，中環的規劃產能也達到了56GW，同時晶科單晶異軍突起，無錫上機也是來勢洶洶。

識時務者為俊傑，傳統多晶矽片企業如協鑫、賽維、榮德等紛紛開始進行166鑄造單晶的研發生產，其中協鑫已經開始量產166鑄造單晶矽片。近日，協鑫還在內蒙古錫林浩特擴產了8GW鑄造單晶。鑄造單晶雖然雷聲隆隆，但是除了協鑫外，小編暫時還沒有聽說還有哪家矽片企業開始了量產，那麼鑄造單晶的難點在哪呢?

一、鑄造單晶的背景

鑄造單晶技術不是一個新鮮技術，早在二十年前GTsolar公司為了開發鑄造單晶技術專門研發了GT爐，這爐子就是GT鑄錠爐的前身。GT公司在研發中發現，通過定向生長的方法很難長出性能和CZ單晶一樣的單晶，但是長出來的多晶也可以做電池，雖然效率略低，但是成本也更低，尤其是對矽料的要求更低，整體而言多晶的性價比是優於單晶的。隨後，GT公司放棄準單晶爐和準單晶技術的研發，直接將鑄錠技術和鑄錠爐投放市場，這就是多晶矽片的起源。

早在二十年前GTsolar公司也做過鑄造單晶技術的研發，後來放棄了;另外ALD早期也為BPsolar產品研發過鑄造單晶設備。這次是在2006年，Bpsolar已圍繞鑄錠單晶這一主題做了較多工作，並開發了MONO2產品，其專利US2007/0169684A1報導了多種方法。其中有一種方法是將籽晶與矽料分開放置，將熔融矽液倒入鋪有籽晶的容器中進行長晶。後由於其總公司將重點放在了化石燃料方面，Bpsolar終止了鑄錠單晶的研究。最近的一次是在10年11年12年這三年，鑄造單晶技術在國內鑄錠企業間掀起了一個較大的高潮，後來又戛然而止，因為鑄造單晶碰到了其無法克服的難點。

二、鑄造單晶的難點

難點1、鑄造單晶中上部缺陷大

採用坩堝底部鋪單晶籽晶長單晶的方法最大的難點是用這種方法長出來的鑄造單晶矽塊中上部位錯、缺陷增殖很快，雖然矽錠下部的類單晶片子做出來的電池效率與單晶相當，但是中上部的類單晶由於小角度晶界和缺陷過多，效率比普通多晶還低，雖然可以用BT等分選矽片的方法將位錯或缺陷大的矽片分選出來，但是合格的鑄造單晶矽片的生產成本降不下來，此方法治標不治本。

那麼有什麼方法可以將鑄造單晶中上部位錯、缺陷密度降下來嗎?由於鑄造單晶體積大，因此熱應力也更大，這導致位錯從底部到頂部逐漸增值。雖然可以通過優化工藝在一定程度上降低中上部位錯、缺陷密度，但是鑄造工藝決定了，很難解決這個問題。

鑄造單晶矽片效率分布圖(2012年電池廠家效率數據)

難點2：鑄造單晶底部紅區長

鑄造單晶底部鋪有籽晶，這些籽晶導致了鑄造單晶底部紅區高度與普通多晶相比高一些，與高效多晶類似，這將降低鑄造單晶成品率8%左右。

難點3：鑄造單晶切片難度大

鑄造單晶在使用金剛線切片過程中，其金剛線消耗量比普通多晶矽片還高，增加了鑄造單晶矽片的切片成本。

難點4: 訂單少

目前有能力生產鑄造單晶的企業，除了協鑫外，都沒有訂單支持，因此也只能在實驗室做做實驗。

三、鑄造單晶成本

從此表中我們可以看出：鑄造單晶的成本高於單晶0.5元/片，即使籽晶重複利用一次，成本依舊高0.3元/片，效率低0.5%。

希望鑄造單晶技術在協鑫的帶領下，儘快獲得巨大突破。

光伏行業最新動態，請關注索比光伏網微信公眾號：solarbe2005

投稿與新聞線索聯繫：010-68027865 劉小姐：news@solarbe.com

掃碼關注

相關焦點

  • 單晶成本大幅降低20%!世界首個旋式鑄造單晶爐研製成功
    該旋式鑄造單晶爐由陳仙輝院士團隊和賽維技術團隊合作研製，由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200kg，經測算，相比傳統直拉單晶工藝，旋式鑄造單晶爐製造的單晶成本大幅降低20%;同時，可以改造、升級多晶矽企業現有的多晶矽鑄錠爐，盤活多晶矽鑄錠設備資產，具有巨大的經濟效益。
  • 中科院院士楊德仁:鑄造單晶的生長和缺陷控制
    中科院院士楊德仁:鑄造單晶的生長和缺陷控制北極星太陽能光伏網訊:在第十四屆SNEC全球光伏大會上，中科院院士楊德仁教授做了主題「鑄造單晶的生長和缺陷控制」的演講。在所有的太陽能光伏當中，晶體矽材料，包括直拉矽單晶和鑄造多晶矽超過96%的份額，毫無疑問，晶體矽是太陽能光伏最重要的材料。兩種億矽材料各有優點和缺點，直拉單晶矽質量好，效率高，但成本高，能耗高。鑄造多晶矽成本低，能耗低，相對來說質量差，做出來的太陽能電子效果也差，因此各有優缺點的兩種材料在過去的15年當中主宰太陽能光伏的主要市場。
  • 首個旋式鑄造單晶爐研製成功 大幅降低光電成本
    來源：金融界網站近日世界首個旋式鑄造單晶爐在賽維研製成功。該旋式鑄造單晶爐由陳仙輝院士團隊和賽維技術團隊合作研製，由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200kg。經測算，相比傳統直拉單晶工藝，旋式鑄造單晶爐製造的單晶成本大幅降低20％；同時，可以改造、升級多晶矽企業現有的多晶矽鑄錠爐，盤活多晶矽鑄錠設備資產，具有巨大的經濟效益。 業內專家分析認為，旋式鑄造單晶爐一改直拉單晶傳統工藝，是一項單晶製造行業顛覆性技術革新。鑄造單晶技術比傳統直拉單晶更適合HIT高效電池，且成本大幅降低。
  • 世界首個旋式鑄造單晶爐研製成功,有望大幅降低光伏發電成本
    世界首個旋式鑄造單晶爐在賽維研製成功，該旋式鑄造單晶爐由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200kg，經測算，相比傳統直拉單晶工藝，旋式鑄造單晶爐製造的單晶成本大幅降低20%。業內專家分析認為，旋式鑄造單晶爐一改直拉單晶傳統工藝，是一項單晶製造行業顛覆性技術革新。
  • 鑄造單晶技術真突破還是假突破?真突破能鹹魚翻生嗎?
    一、鑄造單晶的研發歷程鑄造單晶不是一個新鮮技術，早在二十年前GTsolar公司為了開發鑄造單晶技術專門研發了GT爐，這爐子就是GT鑄錠爐的前身。GT公司在研發中發現，通過定向生長的方法很難長出性能和CZ單晶一樣的單晶，但是長出來的多晶也可以做電池，雖然效率略低，但是成本也更低，整體而言多晶的性價比是優於單晶的。
  • 鑄錠多晶與單晶成本核算對比
    當時賽維的矽料準備部鼎盛時期員工人數超過三千人，進入矽料準備部車間，一片滴滴聲，員工都在手工測試矽料的P、N型和電阻率。而現在矽料從供不應求轉為供過於求，矽料價格也從頂峰時期的3000多元每公斤跌到現在的80元每公斤；多晶矽片更是從100多元/片，跌到目前的2.05元/片。
  • 從成本角度,單晶將壓倒多晶!
    從成本角度，單晶將壓倒多晶！北極星太陽能光伏網訊:本文通過對光伏產業各環節成本的分析，認為目前：多晶矽片、多晶組件的售價很難覆蓋產品的含稅成本，盈利性差;單晶矽片、單晶組件是目前盈利較好的環節，還有較大的下降空間。
  • 首個旋式鑄造單晶爐問世
    本報訊 （記者 葉偉） 日前，世界首個旋式鑄造單晶爐研製在江西賽維集團成功，將有望大幅降低光伏發電成本。　　據悉，該旋式鑄造單晶爐由中科院陳仙輝院士團隊和賽維技術團隊合作研製，由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200千克，實現了鑄造單晶矽的高單晶比例高出材率生長。
  • 世界首個旋式鑄造單晶爐研製成功
    本文轉自【科技日報】；科技日報訊 （記者寇勇）世界首個旋式鑄造單晶爐日前在江西賽維集團研製成功。該旋式鑄造單晶爐由中國科學院陳仙輝院士團隊和光伏老牌企業賽維集團技術團隊合作研製，由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200千克。
  • 單晶與多晶,誰的度電成本LCOE更低?
    太陽能電站系統中，組件是決定發電多少的最關鍵器件，也是成本的主要部分。所以組件的選擇是關鍵。基於不同的矽片，組件可分為單晶和多晶。同樣的版型，通常單晶組件的功率比多晶會高10-15瓦，市場價格也高。那麼同樣的一個項目，單晶和多晶哪類組件LCOE更低呢?
  • 可降本20%,全球首個旋式鑄造單晶爐研製成功
    12月22日，賽維舉行世界首個旋式鑄造單晶爐研製成功慶典儀式。據悉，該旋式鑄造單晶爐由陳仙輝院士團隊和賽維技術團隊合作研製，由多晶矽鑄錠爐改造而成，單爐矽錠重量可達1200kg。跟目前大部分企業所採用的多晶矽鑄錠爐相比，賽維研製的旋式鑄造單晶爐具有產量高，同時旋式鑄造生長，熔體對流充分排雜好，溫度場分布均勻生長應力小，實現了鑄造單晶矽的高單晶比例高出材率生長，成本低的優點。根據賽維內部測算，該旋式鑄造單晶爐可實現降本20％，進一步降低企業的生產成本，進入降低組件價格。
  • 金屬所:實現複雜結構空心單晶葉片鑄件批量生產!
    近期，受中國航發集團貴陽航發精密鑄造有限公司委託，中國科學院金屬研究所高溫合金研究部鑄造高溫合金課題組高質量完成了某型號用400件單晶葉片的批量生產任務，標誌著我所已具備了複雜結構空心單晶葉片鑄件的批產供貨能力，實現了從科研到生產的轉變。
  • 世界首個旋式鑄造單晶爐研製成功 我國光伏裝備研製水平邁上新臺階
    經測算，相比傳統直拉單晶矽, 旋式鑄造單晶爐生產的「鑄造單晶」生產成本要低20%，耗能也僅為前者的23%。業內人士認為，旋式鑄造單晶爐的研製成功，表明我國光伏裝備研製水平邁上了新的臺階。　　單晶矽電池市場份額從2016年不到20%發展到如今接近90%，但單晶矽電池尤其是傳統直拉單晶的生產成本也較高。因此，大幅降低單晶矽成本是降低單晶矽電池乃至光伏發電成本的技術關鍵。 　　據了解，鑄造單晶矽技術結合直拉單晶矽和鑄造多晶矽的優點，具有轉換效率高、成本低的優點，同時光衰減低，是光伏晶體矽領域的重要發展方向，但存在低單晶比例和低出材率的國際性科技難題。
  • 航空發動機技術難點淺析，可能和你想的不一樣
    今天，我們來盤點一下民用航空發動機製造的四個難點。結尾有彩蛋，不要錯過。對安全性和可靠性要求極高在極端的工作條件下，民用航空發動機需要穩定地工作3萬小時，預計未來要求能達到穩定工作10萬小時以上。為了確保航發的安全和可靠，兩個實驗必不可少——拋鳥實驗、吞冰實驗。
  • 病種成本核算「焦點和難點」探討
    譽方醫管首席諮詢師：秦永方單病種包幹限費、DRG病種組付費，一系列醫保支付制度改革，倒逼醫院從粗放式收入增長驅動模式，轉型內涵質量成本控制效益型增長模式，病種成本核算成為醫院成本管控的重要工具和手段，病種成本核算中的焦點和難點，對醫院提出重大挑戰。
  • 光伏組件選型:單晶、多晶的可靠性與經濟性比較分析
    如圖中紅色邊框標示，單晶和多晶的差別主要在於原材料的製備方面，單晶是直拉提升法，多晶是鑄錠方法，後端製造工藝只有一些細微差別。                      圖3 單晶與多晶少子壽命分布比較       機械性能差異       圖4是單晶矽片和多晶矽片的機械性能電腦分析對比數據。可以看出，多晶矽片的最大彎曲位移比單晶矽片低1/4，因此在電池的生產和運輸過程中更容易破碎。
  • 燕山大學王明智教授分享《不同的碳前驅物製備NPD的途徑 —工業條件下製備NPD的難點及可行性分析》
    說到「硬氣」，金剛石材料當仁不讓，作為自然界中在最硬的材料，具有硬度大（莫氏硬度10級），抗壓強度強的性質，長期以來被應用於軍事工程和高端科技領域，廣泛應用於科學研究和工業等，是不可或缺的重要戰略物資，促進了近代與現代工業和科學技術的發展。合成金剛石和cBN材料硬度歷史年表，紅線表示超硬材料的閾值（40 GPa），青色陰影區表示天然金剛石單晶的硬度範圍（60~120 GPa）。
  • 單晶效率 多晶成本 166mm鑄錠單晶功率達440W
    單晶效率 多晶成本 166mm鑄錠單晶功率達440W北極星太陽能光伏網訊:阿特斯陽光電力集團技術集成高級總監王栩生博士在第三屆阿特斯三八光伏技術論壇上，關於《從度電成本LCOE角度看鑄錠單晶》主題演講內容。
  • 漲知識│航空發動機製造的4個難點
    今天，我們來盤點一下民用航空發動機製造的四個難點。結尾有彩蛋，不要錯過。為了確保航發的安全和可靠，兩個實驗必不可少——拋鳥實驗、吞冰實驗。1、冷卻早期葉片多為實心，隨著鑄造技術的進步，葉片發展為定向（單晶）空心無餘量葉片。
  • 【深度】2016最新單晶VS多晶對比分析
    另外，在品質方面，以往B-O複合體的存在導致P型電池中單晶電池的衰減高於多晶電池，目前隨著低氧P型單晶的成功研發和推廣應用成為歷史。近年來，隨著單晶降氧工藝技術的進步，單晶中的氧含量大幅降低，低氧單晶的衰減優於多晶。如下圖4所示，低氧單晶組件平均光衰低於普通多晶組件40.5%，低於普通單晶組件62.1%。