高性能铸造单晶硅的制备与性能-胡动力

高性能铸造单晶硅的制备与性能 胡 动力 研发总监 保利协鑫 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 目录 CONTENTS 行业背景 铸造单晶介绍2 铸造单晶产业化3 铸造单晶发展方向4 1 总结5 行业背景 ● 硅体材料占总成本的 40 Data from ITRPV 9th Edition 2018, 2018.03  目前 晶 硅组件产品仍占据着光伏应用市场 90以上的 份额。  至 2017年底，多晶硅组件占有 60的市场份额。  近年来单晶增长迅速， 多晶市场增长缓慢。 Data from ITRPV 9th Edition 2018, 2018.03 行业背景 领跑者计划 不断提升对准入者的要求 ， 推动 光伏不断创新 。 单晶市场挤压 2018年底 ， 单晶产能到 70GW，新增产能 迅猛 。 传统铸造多晶效率 提升难度大 传统铸造 多晶 硅 转化效率已 达到 18.7（ PERC 20.2） ， 其后 续 提升难度大 。 ● 多晶硅片面临的挑战 组件功率 Wp 多晶组件 295W 单晶组件 310W 多晶铸锭技术升级换代，势在必行 行业背景 （技术领跑者指标） 铸造单晶介绍 Poly silicon Doped 单晶籽晶 单晶籽晶 Poly silicon Doped 籽晶熔化 定向生长铸造单晶 ● 铸造单晶基本原理 籽晶铺设 常规多晶 直拉单晶 铸造单晶 1 2 产能大成本低 低光衰 低封装损失3 转化效率高 位错密度低 碱制绒 ● 融合两大技术，推陈出新 铸造单晶介绍 铸造单晶 常规 硼掺杂铸锭单晶产品的 氧 含量 6ppm以下，仅为直拉单 晶硅片（ 13-16ppm）的 40以下 。 通过采用 共掺 等 方式，从源 头上减少硼氧复合体的产生 ，光衰比直拉单晶产品低 0.5以上，比直拉单晶的长 期发电量更高、更有 保障。 类单晶 硅片不存在缺角，可 自由叠加半片、叠瓦、双玻 双面等电池和组件技术 。面 积利用率高。 由于铸锭单晶的成本优势， 组件每瓦售价可比直拉单晶 低 1美分以上，为客户带来 更多 价值。 更低氧含量 更低衰减 适用于各种组件技术 更高的性价比 ● 铸造单晶 产品优势 铸造单晶介绍 三类片比例 10 一类片 90 ● 铸造单晶 电池和组件 72片组件功率 360-370W 60片组件功率 300-310W VS 铸造单晶 组件外观 CZ单晶组件外观铸造单晶 电池外观 铸造单晶介绍 铸造单晶产业化 ● 铸锭热场及工艺全面升级 全新的热场技术 对称性热场，分段式加热控制，能有效抑制侧部形核，降低位错，实 现 高品质整锭单晶 籽晶间引入晶界，抑制位错的增殖，提升电池转换效率 全新的 籽晶拼接技术 硅片 PL 高质量的 铸造单晶 ● 高 纯坩埚提升铸锭良率 底部红区最大可降低 10mm以上，良 率提升 2。 先进的 PL一体机 晶花自动分选 ● 锭检设备全面升级  实现位错和晶花的分选，解决效率拖尾和碱制绒花片问题 铸造单晶 客户使用 情况 ● 客户 A 铸造单晶 与 CZ单晶平均效率差 -0.30, 5KWH衰减 0.9 0.3的效率损失用 157.75mm的大尺寸硅片来弥补 与单晶组件同瓦同功率输出 同瓦输出的情况下每片较单晶低 0.3元 /片 选择 铸锭单晶有更高的收益，较单晶收益高 0.06元 /W 铸造单晶三类片 -湿法黑硅 PERC count Uoc Isc Rs Rsh FF Eta Irev 漏电 BL 9343 0.6573 9.5073 0.0020 570 79.93 20.33 0.181 0.70 鑫宇湿法黑硅 295 0.6571 9.5689 0.0023 624 80.24 20.54 0.063 0.34 普扬湿法黑硅 295 0.6526 9.5851 0.0020 787 80.33 20.45 0.105 0.68 2.04 0.68 0.34 1.36 6.80 10.20 11.90 32.31 33.33 1.02 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 20.85 PY 三类 片 湿法 黑硅制 绒效率 较产 线多晶黑硅片 高 0.21. 三类片黑硅外观 鑫单晶湿 法黑硅 多晶湿法黑硅 鑫单晶湿法黑硅 多晶湿法黑硅 三类片湿法 黑硅绒面与 多晶黑硅外观 几乎一致， 而且颜色更 加均 一 铸造单晶稳定性 类单晶在 2010年左右规模量产，协鑫、 LDK，昱辉都有大量出货，其中 协鑫 500MW。最早一批组件已经稳定工作 8年。 目前性能更加先进的鑫单晶三代已经批量出货 600万片，效率和衰减表 现稳定。 Photon选取 2012年 安装 的 mono,multi,quasi-mono，对比户外 2014全年 kWh/kW，显示类单晶有最好的发电量表现。  更大的硅锭 , G7升级准 G8 Upgrade Standard Gen7 7*7 Quasi Gen8 8*8-4  更大的尺寸，预计铸锭良率提升 10，中心锭占比高 10， 降低生长成本，提升晶体质量。  近圆形设计，八角硅锭有更好的对流，更低的生长应力， 从而改善杂质分布和少子寿命。  更薄的硅片 硅片成本持续下降 170um 2018年底 硅片成本下降 6 160um 2019年底 硅片成本下降 5 电池效率与 180um硅片相当，组件封装碎片率 0.5， 符合正常范围  更低的氧含量  相比于单晶 15ppma，鑫 单晶研发氧含量最低到 2ppma,确 保更低的光衰。  更均匀的电阻率，效率进一步提升  硅片电阻率控制在 0.80.05，更窄的分布，效率进一步提 升。  效率与单晶相差 0.2以内，同尺寸硅片实现同瓦输出。  更大尺寸的硅片 直拉单晶 156.75mm 铸锭单晶 157.75mm 鑫 单晶规划 166x166mm 与单晶同瓦输出 功率高于单晶  更大的尺寸提升了组件的功率，降低了单瓦的制造成本。业内 阿特斯和天合正进行 166mm产线改造。  从半导体和面板行业趋势看，大尺寸是历史趋势，将更有利于 铸造单晶。 可以在现有产线进行改造，不需要大的设备 投入。 面积增加 15.4，可以减少电池生产成本，提高组件功率。 特别适合于半片式 组件 。 180mm 156mm  尺寸定制化 -长方形硅片 总结  铸造单晶量产效率与直拉单晶差 0.3以内， 157.75mm与单晶实现同 瓦输出，价格低 0.30.4元，给客户更高的性价比。  铸造单晶氧含量最低到 2ppma, 低电阻率分布更加均匀，效率进一步 提升 0.2。  铸造单晶 通过籽晶回用，大尺寸硅锭，薄硅片等方法，成本进一步下 降 。  铸造单晶能低成本实现 166mm和长方形硅片的定制化生产 ，从 历史 上 看 ，大尺寸化是不可阻挡的 趋势，因此铸锭单晶将更具优势。 我们的团队，我们的目标 Our Team, Our Goal 把绿色能源带进生活 Bringing Green Power to Life Thank you