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 0.8±0.05，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 0.3~0.4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!