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“铸造单晶+微晶硅+铜栅线”加持HJT 海源复材携手赛维挑战PERC胜算几何

日期:2022-01-11    来源:证券日报网  作者:李豪悦

国际太阳能光伏网

2022
01/11
14:19
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关键词: 异质结电池 光伏电池 江西赛维

据公开报道,在日前由国家科技部主办、科技部火炬中心承办的“全国颠覆性技术创新大赛领域赛”中,江西赛维公司申报的“高端旋式铸造单晶硅技术及其关键设备研制项目”获得了2021年度全国颠覆性技术创新大赛优胜项目。

这是时隔一年,江西赛维“旋式铸造单晶炉”再次见诸报端,而一年前的2020年12月份,江西赛维曾公开宣称,其与中国科学院院士陈仙辉团队合作研制的“旋式铸造单晶炉”取得了试验成功。

在此基础上,记者了解到,此前江西赛维获得了江西省企业投资项目“清洗3万吨硅料改造项目”(即回收硅料)的备案批复。

而可使用回收硅料进行生产,正是“旋式铸造单晶炉”的特点之一。公开信息显示,在旋式炉特殊的温度场及强对流下,目前价格下铸造单晶使用回收硅料可比直拉单晶采用原生致密硅料的成本降低40%左右。

以旋式铸造单晶实现降本

事实上,除上述广受报道的消息外,去年12月1日,A股上市公司海源复材及赛维电力、江西赛维(以下统称“海源方面”)还曾“低调”召开“旋式铸造单晶及高效HJT异质结电池技术”交流会。根据彼时流出的会议纪要,海源方面希望依托“铸造单晶+微晶硅+铜栅线”等技术,生产全新的HJT高效异质结光伏电池及组件。

HJT被视为下一代将占据主流地位的光伏电池技术,这种电池一般以N型硅片为衬底,而N型硅片目前普遍采用直拉单晶工艺。

在光伏制造中,直拉单晶与铸造多晶(又称“铸造晶体硅”)曾经是一双难分伯仲的“竞争对手”,此后,多重因素导致直拉单晶主要凭借效率较高且晶格完整等优势逐渐胜出,成了市场主流。

但随着时间推移,尽管赢得了资本聚焦,直拉单晶却一直未能突破“生产能耗高”及“光衰减”等瓶颈,这也促使“铸造单晶”呼声再度高涨。业界一种声音认为,铸造单晶若能突破单晶率、位错、籽晶等问题,将使其生产能耗低等优势凸显,从而重回主流。

根据海源方面已公开的信息,其依托新研发的“旋式铸造单晶炉”生产的“旋式铸造单晶”晶体位错少、单炉产量高,铸造单晶硅片性能与质量经第三方认证己与直拉单晶硅片接近齐平。同时,在“旋式铸造单晶”生产成本方面,铸造单晶每公斤能耗量比直拉单晶降低77%,且“旋式铸造单晶”的生产可使用成本更低的多晶硅料及回收硅料。

借力微晶硅及铜栅线技术

除了“铸造单晶”,海源方面打造全新的HJT高效异质结光伏电池及组件还借助了“微晶硅”及“铜栅线”技术。

据了解,传统HJT电池以非晶硅薄膜进行PN结制备,虽然其具有低温制备特性等低成本优点,却也存在载流子迁移率、制备器件效率较低等顽疾。

对此,海源方面在非晶硅的基础上采用了微晶化工艺(微晶硅)。据称,这不仅能形成更好的晶格,进一步优化透光性、降低缺陷,有利于载流子的迁移,从而令这种全新的HJT电池具有更好的稳定性;还能依托单面微晶硅,将HJT电池转换效率提升0.5%(若双面微晶化转换效率则有望提升超过1%)。

此外,海源方面还希望以“铜栅线”取代目前业界以高温导电银浆为材料生产的主流栅线。

据悉,包括HJT电池及另一种呼声极高的新型电池——TOPCon,其用银量均为目前PERC技术的两倍以上。但银粉目前仍需依赖进口,国产化比例仍低,且银为贵金属,价格随用量波动剧烈。

为了扭转这一局面,海源方面与业界知名的捷得宝公司进行了合作,捷得宝公司负责为海源开发铜栅线金属化相关设备。该公司水平式铜金属化设备不会造成脱栅问题,且产能及节拍已与HJT主流设备一致,达到每小时7000片以上水平。

此外,捷得宝公司还将为海源提供能够稳定支撑微晶硅薄膜低温、大面积制程,尤其满足均匀性要求的大尺寸设备。

据了解,捷得宝公司在HJT领域已有多项成功案例,其中不乏知名的特斯拉HJT异质结电池超级工厂,以及南昌国电投科学技术研究院等HJT项目。

公开资料显示,国电投项目是国内第一个以进口设备搭配铜栅线工艺的HJT电池项目,其所研制的HJT异质结铜栅线电池去年已成功达成25.2%的光电转换效率。

而与捷得宝合作,使得海源成为国内第一家量产铜栅线HJT异质结电池的光伏企业。

押宝HJT有胜算

尽管截至发稿前,记者未能了解到海源铜栅线HJT异质结电池具指标参数,但据上述梳理可知,海源方面正努力通过对铸造单晶、微晶硅及铜栅线等先进工艺的掌握及结合,并“押宝”HJT电池,向目前业界主流的PERC电池发起挑战。而就目前来看,这一“挑战”具有相当胜算。

首先,公开资料显示,光伏制造中每年产生无法利用的硅料占到总产量的15%,此外,对大量淘汰及报废光伏组件进行回收,硅材料每年将超过总产量的2%。

据悉,旋式铸造单晶生产可使用低成本回收料,加之其用电量上的巨大优势,将显著降低成本;

第二,业界一直认为,一旦铜栅线解决脱栅等问题,达到量产条件,利用铜做为金属化工艺路线,其导电性将比低温银浆更好,可达到更细的栅线线宽,光照面积更多,光电转换效率更高,同时铜的成本及储量,都比银更有优势。而海源有望引领光伏从银时代进入技术水平更高,成本更低的铜时代;

第三,HJT异质结电池自日本三洋松下公司发展至今,己有20年以上的历史。时至今日HJT异质结电池量产效率己稳定于24%以上,达到目前所有量产光伏电池技术中,光电转换效率最高。而借助HJT的优势,海源有望将其降低能耗、回收硅料及以铜代银等技术发挥得更为淋漓尽致,从战略上解决HJT成本居高不下的痛点,从而加持HJT,使之更为有望在新一轮光伏电池技术路线竞争中胜出。

根据有关报道,海源HJT电池项目预计第一条线600MW将于今年6月底、7月初进行试生产,随后着手一期工程中的2GW和3GW项目,预计今年内完成一期5GW项目。

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