薄片化和大片化是太陽能硅片發展的重要方向
人類的生存與發展離不開能源,石油、煤炭等傳統化石能源的資源稀缺性及其在使用過程中對自然環境的破壞,迫使世界各國積極尋求儲量豐富、環境友好的可再生能源。太陽能是可供人類利用的儲量最為豐富的清潔能源之一,通過光伏效應將太陽能轉換為電能,能夠在充分利用太陽能的同時避免對環境的影響,因而世界各國近年來大力發展光伏發電,各國政府紛紛制定產業扶持政策推動光伏產業發展,光伏行業成為全球發展最快的新興行業之一。
而太陽能電池片又是光伏產業的重要組成部分,硅片又是太陽能電池片的載體,硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低。
硅片為多晶硅的下游工序,與多晶硅環節不同,該環節為資本密集型,技術含量不高,產品工藝與投入設備相關,可分為單晶硅片和多晶硅片。我國是硅片制造大國,2017年我剛硅片產量約為188億片,折合產量為87.6GW,同比增長39%,約占全球硅片產量的83% ,其中單晶硅片產量約為60億片。
整個光伏產業發展的核心問題就是如何降低成本,使光伏發電的性能價格比能夠優于傳統的化石能源發電方式。更重要的是,整個光伏產業未來的命運也取決于光伏發電的性能價格比是否能夠快速地下降到一個具有競爭力的水平。光伏產業面臨的競爭對手,不但包括傳統的化石能源,而且包括其他的可再生能源。
晶體硅太陽能電池占整個光伏產業的80%以上,從技術角度講,目前降低成本主要通過兩種方式:提高晶體硅太陽能電池轉換效率、減少硅用量。
以單晶為例:轉換效率方面,單晶硅電池的實驗室效率可達25%(即單晶硅電池的最佳輸出功率與投射到其表面上的太陽輻射功率之比為25%)。單晶硅電池效率無論實驗室或量產都是商用太陽能電池中最高的。提高電池效率首先依賴于提高單晶硅的質量,包括降低單晶硅中氧含量以有利于提高電池的轉化效率等,這是單晶硅的發展趨勢。減少硅用量有兩種選擇:使用其他替代物或者降低電池片的厚度。從經濟性上看,硅與其他替代材料相比,硅用于制造太陽能電池是最經濟的。在保證硅片強度的情況下,降低硅片厚度就成了節省材料的現實選擇。目前主流厚度是200±20微米,有薄片化趨勢;同時,為了降低后道工序成本,提高后道工序產能,有大片化趨勢,市場將過渡到以8英寸硅片為主。
我國的一次性能源資源的儲量遠低于世界的平均水平,我國可再生能源的替代形勢比世界其他國家要更加嚴峻、緊迫。太陽能資源不因使用而減少,對環境沒有不利影響,大力發展太陽能光伏產業正是解決當前我國能源供需矛盾,調整能源結構的重要措施和途徑。同時,大力發展太陽能光伏產業也是應對氣候變化,實現未來能源可持續發展的戰略選擇,因此具有十分重要的意義,太陽能硅片也有廣闊的發展前景。
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