组件成本在光伏电站投资约占45%,而硅片在组件成本中占比就达35%-40%。如何降低组件及硅片成本、提升转换效率,成为未来光伏平价上网的两个重要支撑点。
去年底,1366科技与韩华QCELLS合作刷新了直接硅片技术新的性能纪录——19.6%的电池转化效率。这一成果清晰地展示了1366科技的非切削直接硅片技术与韩华Q CELLS的Q.ANTUM背钝化电池这两种创新科技相结合的潜力。
“顺着这条光伏学习曲线走下去,光伏发电成本可以降到2美分/千瓦时。”1366科技首席执行官弗兰克·范·米尔洛(Frank van Mierlo)日前接受记者采访时表示。而目前,中国的光伏上网标杆电价通常为0.65-0.85元/千瓦时。
帮助多晶与PERC技术相得益彰
弗兰克对光伏电价大幅下降的信心或许源于1366科技在硅片环节的技术突破。“19.6%的转换效率很快就会打破。预计在今年一季度,直接硅片技术的转换效率将达到20%以上。”弗兰克说。
对光伏度电成本的关注正倒逼行业越来越关注电池的转换效率。最近两年,PERC技术(钝化发射极背接触技术)由于其工艺相对简单,成本增加较少,已成为提升转换效率的主流量产工艺。
有数据显示,应用PERC技术在P型单晶硅上可以实现1%的效率提升,而多晶硅上仅能实现0.6%的效率提升。PERC技术应用在单晶和多晶硅片上的成本近似,但效率提升的比例不同,致使越来越多的PERC生产线选择采用单晶技术路线。
“在应用PERC技术过程中,降低硅片厚度可以更充分利用光子,但传统工艺无法使硅片更薄。1366科技的直接硅片技术很好地解决了这个问题。”弗兰克说,“因为是3D生长的硅片,可以做到边缘很厚,而中间较薄,整个硅片同样有基于200微米的强度。这表明采用直接生成技术的多晶硅片同样可以与PERC技术相得益彰,从而形成长期的差异化优势。”
弗兰克告诉记者,未来,光伏转换效率要进一步提升只有通过叠层电池来实现,这需要有便宜的衬底材料,采用直接生成技术的硅片在这方面具有更大的比较优势。
在度电成本上更具竞争优势
不过,在弗兰克看来,比转换效率更重要的是成本。“当人们用电的时候,关心的是最终电价,而不是电池的转换效率。光伏是能源,而不是奢侈品,它需要让人们用得起,就必须把成本降下来。”弗兰克说,“比如,N型单晶转换效率确实很高但也很昂贵,只能解决小众化的市场需求,无法满足大规模的应用。”
虽然多晶的转换效率从来没有超过单晶,但过去35年市场选择的结果是,多晶占据了市场主流,因为多晶可以带来更低的度电成本。
随着金刚线切割等一系列新技术的应用,最近两年,单晶的成本也加速持续下降。随之而来的是,多晶和单晶的市场之争更趋白热化,单晶的市场占比正逐步上升。
“12%是个分界线。”弗兰克表示,“如果单晶硅片价格超出多晶硅片的部分在12%以内,采用单晶是划算的,因为单晶效率更高;如果单晶硅片与多晶硅片的价格差在12%以上,即使单晶效率高,也不划算。”
“1366科技的加入将使目前呈胶着态势的单多晶市场竞争发生改变,使多晶变得更有竞争力。1366科技的直接硅片技术能够帮助多晶降低约50%的成本,而且在转换效率上有望超过传统高效多晶。”弗兰克对记者表示。
传统的硅片制造工艺需要将硅锭切割成横截面为硅片大小的方锭,经过截断、磨面和倒角等工艺后,使用线切割工艺切出薄薄的硅片。整个过程中近一半的硅材料被“切削”掉,白白浪费。
弗兰克告诉记者,相较传统的铸锭切片工艺,1366科技的直接硅片技术采用一步法,直接从硅的熔液中生长硅片,步骤简单,成本减半,能耗降低2/3。
或已达到商业化应用阶段
实际上,数十年来,业界都在积极探索硅片生产过程中避免浪费的新工艺,寄希望于从硅的熔液中直接获得硅片。全球范围内很多公司都曾试图破解这一难题,虽然取得了一些进展,但仍然无法与传统的铸锭切片工艺相抗衡。
弗兰克认为,制造工艺的革命性变化很难,同时从一个新工艺中受益的周期也较长。“铁的利用,在中国大概有2000多年的历史,但是用现代工艺制备钢铁的技术却是在工业革命期间发明的,并沿用至今; 欧洲人发明了玻璃,1000多年来都是很传统的工艺,直到60年前浮法玻璃出现才使得玻璃制造发生了革命性变化,目前浮法玻璃工艺占整个玻璃供应的99%。”弗兰克举例说。
言外之意,1366科技虽然不是直接硅片技术的第一个探索者,但却在这一技术领域取得了革命性突破。能够实现商业化,或许可以看作是一个重要里程碑。弗兰克透露,从实验室技术到实现商业化,他们走过了7年艰辛的道路。
不过,技术先进并不意味着市场会快速接受。市场格局的变动往往受制于多种因素。譬如,1366的技术不是对现有设备的升级,而是全新的工艺。现有产能的路径依赖将可能成为1366技术发展的制约。
弗兰克坦陈,目前只有3台直接硅片全自动设备,期望在全球各地建立量产化的工厂。“中国制造的成本和效率非常高,1366科技拥有很好的技术,希望借助中国制造将此技术放量推广。”弗兰克说。