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史上最全鑄錠單晶工藝進階史

2019年03月10日
2019年3月8日,由江蘇省光伏產業協會主辦的“2019高效多晶及光伏先進技術和產品研討會”在江蘇省蘇州市隆重舉行。協鑫集成首席技術官張淳博士作《高效多晶、鑄造單晶電池及組件技術應用》主旨報告,分享了鑄錠單晶技術在三個階段中不斷進階突破的歷程。

張淳博士主要觀點認為:

多晶黑硅PERC 目前量產平均效率可達到21%, 對應60片組件功率300W+。

鑫單晶PERC目前量產平均效率可達到21.87%, 對應72片組件功率370W+。

2019 多晶PERC量產平均效率 21.5%,鑫單晶PERC量產平均效率 22.3%。

多晶PERC的LeTID控制已有產業化技術,鑫單晶需進一步優化。

以下為現場速記整理內容

下午好!我今天跟各位匯報的主題是“高效多晶以及鑄造單晶的電池和組件的技術應用”。內容主要分為三個部分:第一是多晶黑硅PERC電池;第二是鑫單晶,也就是鑄錠單晶PERC在協鑫集成的進展;第三是多晶和鑫單晶LeTID在工業上的情況。

首先我的匯報從真正的高效多晶開始,目前,在協鑫集成,在技術工藝同仁的共同努力下,基于保利協鑫的高效多晶硅片,我們多晶黑硅PERC電池量產效率可以達到21%的平均水平。

這是我們目前最新的國家科技部重大專項,協鑫集成牽頭的高效多晶的產業化技術以及其他一家知名企業牽頭的N型多晶項目,這兩個項目已經處于最終的階段,同時阿特斯也是這兩個項目重要的合作伙伴。

大家可以看到,三年之后,我們在高效多晶的目標是做到22%的平均量產水平。說完高效多晶的情況,可以進入到今天的主要話題,鑫單晶在協鑫集成目前的發展情況。

鑫單晶主要想介紹三個層面:電池、組件以及光衰進展情況。我們可以看到在第一個階段大概170萬片的結果,最開始采用了5BB的工藝,平均效率在21.2%到21.3%左右,同時組件檔位功率應該是在305瓦左右的水平。在這樣一個鑫單晶的概念上,我們疊加了多主柵,這樣的工藝是可以做到接近22%的水平。

大家可以看到,鑫單晶要真正達到量產,主要有五個問題:第一是成本,第二是拖尾,第三是外觀的問題,第四個是LeTID,最后是三類片的質量問題。左邊這個圖灰色的框框,可以看到拖尾的問題影響平均效率。同時可以看到,包括研發的平均量產效率可以做到22%的水平。

鑫單晶基本上是采用單晶高效電池的工藝,但三類片采用濕法黑硅工藝可以比較完美解決表面的外觀問題。可以看到,目前三類片的效率不到21%,這只是第一階段的結果,2019年三類片的平均效率也可以到21%。

再看一下EL的問題,第一階段紅色的圓圈一些缺陷造成了效率偏低的情況,但是這些沒問題,我們通過第二、第三階段可以看到比較明顯的改善。

第一階段在硅片端采取了一些主要的改進措施。大家可以看到第二階段投入的量增加到300萬片以上,同時電池工藝上主要采用多主柵來替代第一階段5BB的工藝。同時在硅片端,通過自動分選等一些工藝改善,在第二階段后期平均的效率可以達到21.8%的量產效率,采取的主要措施在硅片端,一個是分選,一個是工藝。

再來看自動分選,剛才很明顯灰色主檔位的效率基本上接近21.8%、21.9%這樣的平均效率,往右邊偏移。通過硅片質量的改善,平均效率基本上到21.9%這樣的水平。

同時通過第一、第二階段百萬片的生產,在產線工藝控制上,平均良率在第一、第二階段已經達到95%的平均水平。同時最關鍵的是,鑫單晶生產過程中,晶花比例在逐漸的下降。在鑫單晶硅片質量得到保證的前提下,進行工藝的改善就是事半功倍的效果。大家可以看到在鑫單晶這樣一個多主柵結合高阻密柵工藝改善,目前鑫單晶還沒有引入在直拉單晶上使用的SE工藝,僅是多主柵結合高阻密柵,9千片試驗結果來看,平均效率到了21.95%。

根據第二階段成果的改善,我們在第三階段就可以看到比較明顯的效果。在第三階段,通過700萬片電池的生產情況,可以看到產線平均的在右邊,平均效率基本上在21.9%左右上下波動,在硅片質量保證前提下,我們的生產工藝能夠穩定的改善,在目前情況下,可以做到21.9%左右的量產平均水平。

EL和前期的比較,到了第三階段,目前最主要鑫單晶的五個問題,就是EL降級比例大概是2%點幾,主要就是有個分界線,紅色比較規整的分界線,這是目前EL不良最大的比例。前期有所謂的絨絲這樣的比例,在目前的鑫單晶生產中比例已經非常小了,比例已經到0.05%,嚴重不合格絨絲的比例非常小。通過EL結果可以判斷目前鑫單晶硅片的質量已經提到一個新的高度。

硅片質量有保證的話,在電池工藝穩定生產情況下,可以看到組件結果,主檔位370W以上的比例在70%以上。這個也是我們后續持續改進的一個方向,也同樣說明鑫單晶有很大的潛力,最終能夠跟直拉單晶PK。

在2019年整年的計劃里面,我們有信心鑫單晶電池平均效率會占上21.8%的關口,這樣就有底氣和直拉單晶進行正面的PK。路線圖主要是兩方面:第一方面是硅片進一步優化,第二方面是電池工藝進一步改善。目前鑫單晶我們還沒有導入直拉單晶普遍的SE工藝,鑫單晶導入SE工藝以及進一步優化,到22.2%,22.3%這個是比較容易實現的目標。

最后看一下看一下多晶、鑫單晶LeTID的結果,上午幾位專家都講述了很不錯的研究結果,我們可以看一下光衰的結果。

光衰處理,很明顯的光衰衰減情況,在400小時以后就已經衰減很厲害了。上面兩根,一根紅線,一根綠線虛線的情況下是高效多晶衰減情況,經過1000小時,一千瓦的光照幅度,75度的基礎下,可以控制在2%以內的光衰水平。同時,鑫單晶的光衰在同樣條件下,是控制在2.5%以內。這里想強調的一點,鑫單晶的光衰條件和高效多晶的光衰條件不一樣,我們在工藝上可能是溫度更高一點,這個會最終影響光衰的情況。

不管怎么說,大家知道電池的光衰是在一個開路電壓狀態下來測試的,這種情況下,相比于組件高功率點一個光衰測試,它的衰減是最大的。這樣的測試條件,在組件端測試下是更容易通過的,在電池端是最嚴苛的,能通過的話后續組件的長期表現是沒有問題的。鑫單晶室外首年衰減比例的標準,協鑫可以完全滿足。

總結一下,目前協鑫集成在多晶黑硅平均量產效率達到21%,60片組件功率超過300瓦,鑫單晶目前是平均效率是21.8%-21.9%,對應72片組件功率在370瓦以上。同時今年多晶PERC黑硅量產目標在21.5%的水平,鑫單晶可以達到22.2%-22.3%的水平。同時多晶PERC光衰有比較成熟的產業化手段。鑫單晶在這個基礎上進一步優化,也可以完全達到后續的標準。謝謝各位!

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