铸锭技术的新应用时代-铸锭硅单晶—

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保利协鑫能源控股有限公司 GCL-Poly Energy Holdings Limited 铸锭技术的新应用时代-铸锭硅单晶万跃鹏博士，保利协鑫首席技术官 2019-03-08，苏州高效多晶 High efficiency mc-Si 铸锭单晶 Casting mono-Si 直拉单晶 Cz mono-Si DW-S3 金刚线切S3 Co-doping S4 共掺杂S4 MCCE TS3/TS4 黑硅TS3/TS4 GCL casting mono-Si 鑫单晶（G3） P/N type RCz P/N型RCz单晶 P/N type CCz P/N型CCz单晶协鑫针对客户需求的硅片 HE mc-Si cell 高效多晶电池 HE PERC cell 高效 PERC 电池 HE PERC cell 高效 PERC 电池 Mono-Si PERC 单晶 PERC 电池 Mono-Si PERC 单晶 PERC 电池 Mono-Si PERT 单晶 PERT 电池 Mono-Si HJT 单晶 HJT 电池 2 2013 2018 2019 效率/ η S3 形核创新 0.40.5 2015 2016 2017 2020 TS 黑硅制绒 0.70.9 Sp适用于PERC 0.91.3 S4降低LID 0.50.6 G3 高功率铸锭单晶 1.71.9 G4 适用于PERC 低阻铸锭单晶 1.92.1 N1N型铸锭单晶 2.63 2021 G5 抗衰减共掺杂铸锭单晶 2.12.3 GCL 铸锭硅片产品发展路线图  铸锭硅片产品通过铸锭形核技术的提升，掺杂技术的应用，电阻率的控制等等，氧含量降低等，不断提升硅片性能。  铸锭单晶硅片可以通过稳定生产工艺、籽晶的低成本化技术，等进一步降低成本；  铸锭单晶技术可以应用于N型硅片，满足N-PERT，N-TOPCON，HJT等电池的需要。 3 电池效率差允许的硅片成本差 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 单多晶硅片成本差（元/瓦）单多晶效率差值鑫单晶G3与直拉单晶的效率差和对应允许成本差（0.25元/片） 0.4 性价比平衡线 PERC用多晶Sp 高效多晶S3 （ BSF ）考虑BSF电池成本鑫单晶G3 各类铸锭硅片与CZ 单晶硅片性价比的对比电池/ 硅片效率效率差单片瓦数硅片价格硅片价/ 瓦多晶BSF 18.8 3.0 4.62 2.15 0.465 多晶PERC 20.5 1.3 5.03 2.15 0.427 铸单PERC 21.4 0.4 5.25 2.85 0.543 直单PERC 21.8 5.35 3.25 0.607 （采用2019年3月初硅片价格，156.75方片） 4  提升电池转换效率是提升铸锭技术性价比的最重要的选择。 GCL 鑫单晶产品开发历程规模化应用逐步增加， 2019 年订单快速上升小规模量产G1 产品示范电站应用新一代鑫单晶 G3 研发成功 5 影响上一代铸锭单晶市场接受的主要问题 2005-2008年，BP Solar Mono2 示范电站应用，效率接近CZ单晶，17-18.0。无规模化应用。 2011-2012年，主要硅片电池企业推广铸锭单晶（也叫类单晶，准单晶）硅片，如晶澳晶枫（Maple）, 昱辉（Virtue），赛维GBL，协鑫鑫单晶，等等。设备公司如GT，精工等提供铸锭单晶设备。后来被高效多晶产品所取代。 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 17.6 17.8 18.0 18.2 18.4 18.6 18.8 19.0 19.2 19.4 类单晶电池效率分布2013 效率拖尾  类单晶碱制绒后有较大比例晶花，组件外观成为市场接受的主要障碍。  因为铸锭技术中位错问题没有解决，电池效率分布很广，有10-20低效电池。  全单晶比例偏低（30），大量出现2,3类片（大晶花，高位错）。  拼接缝在硅片上引起色差。技术问题外观问题晶花外观问题拼接缝 6 铸锭技术再优化，品质提升显著全新的热场技术全新的籽晶拼接技术硅片晶花分选  全新热场设计，分段式加热，提升对称性，增加对流。  抑制侧部形核，增加全单晶比例，降低位错。  专有籽晶拼接技术，避免拼缝产生的位错。  独创的籽晶回用技术，降低成本。  硅片晶花分选，解决组件外观问题。增强对流 7 长晶技术提升后位错显著降低，提升电池效率，减少低效电池晶体生长方向改善前硅片PL 改善后硅片PL 改善前小方锭PL 改善后小方锭PL 晶体生长方向小方锭尾部小方锭头部 8 严格控制晶花单晶面积分选 NG OK OK 检测项目规格范围设备工具方法单晶面积比例 Ⅰ类 ≥99 Ⅲ类＜ 99 Hennecke全自动分选线 TFC或NVCD（IR）  用分选机将单晶面积小于99的硅片选为三类片。  G3硅片或为全单晶，或为面积比不超过1的其它晶粒，从而保证鑫单晶电池或组件的外观几乎没有晶花。 9 鑫单晶电池和组件外观小于1 晶花面积比例10 VS 鑫单晶组件 CZ 单晶组件鑫单晶电池完全单晶外观比例约90  采用碱制绒条件下，可获得高功率输出与近乎完美的鑫单晶组件外观  部分客户采用黑硅制绒，外观更佳、功率水平与碱制绒相当 10 鑫单晶组件典型外观照片5BB 11 鑫单晶组件典型外观照片MBB 12 PL 检测位错，保证硅片电池转换效率，消除效率拖尾现象检测项目规格范围设备工具方法缺陷百分比 ≤4.50 Semilab-PLB55 PL检测方法 NG 缺陷百分比1.46 OK 13  使用新型硅片自动分选机前，330万_MBB产出数据，已经基本解决早期拖尾问题。  使用新型硅片自动分选机后，晶花片比例下降明显，效率提升0.1，达到21.8，无拖尾低效问题。  019年2月份量产（300万片）均值21.85 1.0 0.3 0.7 1.6 3.4 6.7 12.8 21.8 26.7 18.8 5.6 0.6 0.2 0.0 0.1 0.2 0.7 1.7 3.9 9.0 17.6 26.9 26.7 11.5 1.5 0 10 20 30 ＜21 21.0 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8 21.9 22.0 22.1 鑫单晶_MBB_PERC 档位分布总体自动分选鑫单晶电池表现碱制绒12BBPERC A客户 14 鑫单晶电池表现碱制绒12BBPERCSE B客户 Group QTY Eta Uoc Isc FF Rs Rsh IRev2 MBBSE 15403 21.95 0.6732 10.020 80.98 0.0014 621.02 0.0762 10.96 16.14 22.70 19.40 13.05 8.30 4.89 2.71 1.01 0.73 0.07 0.03 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 21.9 21.8 21.7 21.6 21.5 21.4 21.3 21.2 21.1 20.5 Irev2 Trash 入库档位分布（按0.2 降档入库）  MBBPERCSE同工艺情况下，单晶效率22.20，鑫单晶较直拉单晶效率差0.25 15 Courtesy of customer B 片源 Uoc （mV ） Isc （A ） FF （） Rs （m Ω） Rsh （Ω） Ncell （） Irev1 （A ） GCL 669.9 10.050 79.21 2.88 685.8 21.71 0.10 0.01 0.23 2.32 7.64 14.22 17.41 16.71 13.16 9.35 6.96 4.30 2.86 1.99 1.18 0.59 0.35 0.24 0.18 0.32 22.30 22.20 22.10 22.00 21.90 21.80 21.70 21.60 21.50 21.40 21.30 21.20 21.10 21.00 20.90 20.80 20.70 20.60 ≤20.5 黑硅制绒电池效率分布鑫单晶进展黑硅制绒9BBPERCSE C 客户  鑫单晶黑硅制绒电池平均效率  鑫单晶黑硅制绒电池效率分布 Courtesy of customer C 鑫单晶优点氧含量低, LID 低 GCL 鑫单晶光衰低 LID 及LeTID 与CZ 单晶比较 5 12 0 10 20 鑫单晶单晶氧含量 ppma 0.40 1.05 0.00 0.50 1.00 1.50 鑫单晶PERC光注入单晶PERC光注入电池LeTID数据（C客户 75℃ 5KWh） 0.37 0.94 0.86 1.56 1.14 2.13 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 10KW/h 61KW/h 组件光衰数据（B客户非PERC客户） 278W-黑硅多晶 283W-鑫单晶 287W-单晶 1.10 0.80 1.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 电池LeTID （D客户85℃ 200KWh ）多晶黑硅PERC 鑫单晶PERC 单晶PERC 17 GCL 鑫单晶组件功率分布  鑫单晶72片组件功率输出以380Wp为主。  比相同尺寸相同PERC工艺下CZ单晶组件低约5Wp。 18 鑫单晶组件EL 优于多晶组件EL 组件功率370W （鑫宇PERCMBB ）组件功率380W （苏民PERCMBBSE ）组件功率375W （鑫宇PERCMBB ）组件功率385W （苏民PERCMBBSE ） 19 鑫单晶适合做叠瓦组件鑫单晶叠瓦组件外观鑫单晶叠瓦组件EL  鑫单晶叠瓦组件72 片）封装功率405W 20 鑫单晶氧含量6ppm Vs. CZ 单晶硅片 12-13ppm 头尾去除多共掺杂技术适用于叠片组件技术提升组件转换效率更低氧含量更低光衰更窄电阻率分布方片无倒角更低碳足迹鑫单晶产品优势比CZ 单晶每公斤电耗低20 多度。转换成每瓦少耗电0.06 度。 21 铸锭单晶组件发电应用及可靠性  2011-2012年期间估计有近1GW铸锭单晶组件产品应用于发电市场（主要在海外），法国电力公司一直应用Photowatt 铸锭单晶组件产品，估计有500MW的电站应用。无该类产品应用问题的报道。  Photon户外测试的2014年发电量数据显示，准单晶发电量可以做的很好。  保利协鑫自建的对比电站（徐州）显示，铸锭单晶发电量可以满足要求。 PHOTONLab’s outdoor module tests results of 2014 yield measurements （Photon户外组件评测2014年各类型组件发电量） Quasi-mono 1163.6 Yield/kWh/Kw Quasi-mono Remark 1. Installed in 2012 2. Mono modules 22, Multi 30, Quasi mono 1 Yield/kWh Results of 2017 yield measurements installed in 2016 （2016年安装的准单晶和多晶组件的2017年发电量） Remark 1. Inverter fault in June 2. Installed in 2016 158.75±0.25 161.75±0.25 166.00±0.25 铸锭单晶直拉单晶（小圆弧及方片）硅片尺寸发展趋势及行业标准电池单片瓦数组件单瓦成本  硅片电池尺寸在设备能接受的范围内加大是行业降本（主要电池组件加工成本）的需要，是一个趋势。  2019年主推158.75硅片。  呼吁行业形成一致的硅片尺寸标准、避免过多种类。GCL正在主导新的硅片尺寸标准制定（光伏专委会标委会， IEC），欢迎参加。 156.75±0.25 158.75±0.25 161.75±0.25 166.00±0.25 156.75±0.25 23 2019.9 2019.6 月产能 2018.12 2019.3 2019.12 2,000万片 100MW 6,000万片 300MW 14,000万片 700MW 10,000万片 500MW 18,000万片 900MW  通过炉台改造数量增加、单台装料量提升，不断快速增加总产能，满足客户批量需求  2019年全年产能可达8-10GW 备注单片按5 瓦计算 GCL 鑫单晶硅片产能计划 24 小结  协鑫铸锭单晶硅片（鑫单晶）通过近几年的技术研发和进步，已经成为市场上被接受的有竞争力的产品，市场占有率正在快速提升。  鑫单晶组件产品外观已经完全消除了晶花问题。  鑫单晶PERC电池量产效率在相同产线上与CZ单晶相比差距小于0.3绝对效率。  鑫单晶PERC组件在72片全档位型号上与CZ单晶组件比功率差小于5Wp。  铸锭单晶PERC电池与组件的光衰（ LID，LeTID ）都低于同产线的CZ单晶产品。  铸锭单晶硅片的氧含量低于6ppma，显著低于CZ单晶。  铸锭单晶的电阻率范围可以在更窄范围，有利于PERC电池效率优化。  铸锭单晶硅片电池相比有圆倒角电池更有利于做叠瓦组件。  铸锭单晶产品碳足迹更低，是更绿色产品。 25 协鑫（集团）控股有限公司 www.gcl-power.com 苏州地址江苏省苏州工业园区新庆路28号协鑫能源中心电话 86-512-6853 6666 传真 86-512-6983 2396 上海地址上海市浦东新区世纪大道100号环球金融中心68楼电话 86-21-6857 9688 传真 86-21-6877 8699 香港地址香港九龙柯士甸道西一号环球贸易广场17楼电话 852-2526 8368 传真 852-2526 7638 Contact Dr. Yuepeng Wan wanyuepenggcl-power.com 26