薄片化和大片化是太阳能硅片发展的重要方向
人类的生存与发展离不开能源,石油、煤炭等传统化石能源的资源稀缺性及其在使用过程中对自然环境的破坏,迫使世界各国积极寻求储量丰富、环境友好的可再生能源。太阳能是可供人类利用的储量最为丰富的清洁能源之一,通过光伏效应将太阳能转换为电能,能够在充分利用太阳能的同时避免对环境的影响,因而世界各国近年来大力发展光伏发电,各国政府纷纷制定产业扶持政策推动光伏产业发展,光伏行业成为全球发展最快的新兴行业之一。
而太阳能电池片又是光伏产业的重要组成部分,硅片又是太阳能电池片的载体,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低。
硅片为多晶硅的下游工序,与多晶硅环节不同,该环节为资本密集型,技术含量不高,产品工艺与投入设备相关,可分为单晶硅片和多晶硅片。我国是硅片制造大国,2017年我刚硅片产量约为188亿片,折合产量为87.6GW,同比增长39%,约占全球硅片产量的83% ,其中单晶硅片产量约为60亿片。
整个光伏产业发展的核心问题就是如何降低成本,使光伏发电的性能价格比能够优于传统的化石能源发电方式。更重要的是,整个光伏产业未来的命运也取决于光伏发电的性能价格比是否能够快速地下降到一个具有竞争力的水平。光伏产业面临的竞争对手,不但包括传统的化石能源,而且包括其他的可再生能源。
晶体硅太阳能电池占整个光伏产业的80%以上,从技术角度讲,目前降低成本主要通过两种方式:提高晶体硅太阳能电池转换效率、减少硅用量。
以单晶为例:转换效率方面,单晶硅电池的实验室效率可达25%(即单晶硅电池的最佳输出功率与投射到其表面上的太阳辐射功率之比为25%)。单晶硅电池效率无论实验室或量产都是商用太阳能电池中最高的。提高电池效率首先依赖于提高单晶硅的质量,包括降低单晶硅中氧含量以有利于提高电池的转化效率等,这是单晶硅的发展趋势。减少硅用量有两种选择:使用其他替代物或者降低电池片的厚度。从经济性上看,硅与其他替代材料相比,硅用于制造太阳能电池是最经济的。在保证硅片强度的情况下,降低硅片厚度就成了节省材料的现实选择。目前主流厚度是200±20微米,有薄片化趋势;同时,为了降低后道工序成本,提高后道工序产能,有大片化趋势,市场将过渡到以8英寸硅片为主。
我国的一次性能源资源的储量远低于世界的平均水平,我国可再生能源的替代形势比世界其他国家要更加严峻、紧迫。太阳能资源不因使用而减少,对环境没有不利影响,大力发展太阳能光伏产业正是解决当前我国能源供需矛盾,调整能源结构的重要措施和途径。同时,大力发展太阳能光伏产业也是应对气候变化,实现未来能源可持续发展的战略选择,因此具有十分重要的意义,太阳能硅片也有广阔的发展前景。
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