详解光伏技术新秀——准单晶

毫无疑问，单晶硅与多晶硅光伏电池发电是当前光伏发电的主流技术，但这两者均存在一定的发展瓶颈及缺陷。单晶硅电池虽然具备晶体缺陷少、织结构工艺下反射率低、机械强度高等优势，但其成本较高、光衰严重、电耗也高。多晶硅电池较单晶硅电池相比能耗少、衰减低、成本低，不过转换效率较差。

两种晶体硅电池均存在不同程度的局限性，而对于快速发展力求平价上网的光伏产业而言，不断研究探索新技术、新产品，提高光电转换效率是业内众多企业与专业人士致力追求的方向。在此背景下，一种介于多晶硅和单晶硅之间的新物质最近频繁出现在人们的视野中，即准单晶。

准单晶技术原理及优势

对于准单晶的概念界定及具体表述，业内尚未形成统一完善的标准与共识。据业内专家的看法，准单晶和以上两种晶体硅都不同，可以把它看做是“原子排列相对有序的多晶硅”。它是在多晶硅铸锭炉上采用铸造结晶的方式，经过一系列先进的工艺流程所生产出的具有高转换率的多晶硅片。其主要工艺是通过在多晶硅铸锭炉石英坩埚的底部增加籽晶，并采用精确分段控温，保证硅料融化时籽晶部分融化，由此长出单晶。

此项技术具备多晶硅铸锭高产出、高品质、低能耗的优点，同时产出的准单晶硅晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序，光电转换效率也高于多晶硅一大截。这些令人期待的优势，正是业内一些研发生产准单晶的企业们所看重的。

对于生产研发准单晶的理由，安阳市凤凰光伏科技有限公司首席技术官石坚对它的优势做了一个具体的描述。他认为，准单晶硅铸锭技术和普通多晶技术相比有如下优势：

1.电池片效率高，大晶粒硅片（100）面积大于70%，平均效率大于17.6%，较同条线普通多晶硅高出1.0%~1.3%；

2.制绒后可在表面得到焰光作用较好的金字塔结构，减少反射率；

3.整锭平均效率较常规锭高出0.5%~1.0%。

此外，准单晶硅铸锭技术较直拉单晶技术也有自身优势：

1．低成本，过程操作简单；

2．衰减低（掺B），符合多晶标准，基本都低于0.5%。

我们通过凤凰光伏“阿波罗“准单晶产品的技术参数，来详细了解一下该技术。

凤凰光伏“阿波罗“准单晶产品技术参数表

据了解，目前已经超过10家公司在试用凤凰光伏“阿波罗“准单晶产品，其中两家从7月开始执行批量订单。

随着准单晶逐渐走进人们的视野，越来越多的企业加入到研发准单晶技术的队伍中去。但准单晶技术仍存在诸多瓶颈，多数企业只能进行小规模实验。有些企业虽可以生产出准单晶，但控制工艺复杂，成本居高不下，无法实现工业化生产。总之，开发技术与量产问题是准单晶领域面临的主要问题。

准单晶研发与量产的决定性因素

2011年光伏行业讨论最多的是市场行情与利润，任何产品归根结底要靠利润说话。当前光伏发电各条技术路线都还不成熟，成本有很大的下降空间。光伏企业迫于产品价格下跌的压力，都在积极研发新工艺、新材料、新设备，以期晶体硅光伏发电成本能加速下降，早日实现平价上网。近来热议的准单晶产品对目前的单晶、多晶市场格局颇具冲击力，那么准单晶涉及的相关技术及量产化道路现状如何，我们来了解一下。

1．准单晶技术研发要点

第一，温度梯度改进。针对热场研发以改良温度梯度，同时还要注意热场保护；第二，晶种制备。研究发现，准单晶晶种制备方向将朝着超大超薄的方向发展；第三，精确熔化控制。这一环节非常难以控制，它决定准单晶是否能够稳定生产，因此需要一个与之对应的精准熔化控制设备。据了解，为获得稳定的控制工艺，凤凰光伏开发了一套针对准单晶专用的晶种融化控制设备，可以在0.5mm的时候进入长晶阶段；第四，位错密度。在很多生产过程中，效率衰减总是不可避免，为此把位错密度控制到最低，是此项工艺的关键；第五，边角多晶控制，即合理有效控制边角多晶的比例；第六，铸锭良率提升。目前良率大约在40%~60%之间，还有待提高。

2．准单晶量产决定性因素

首先是可行的工艺路线。如果开发出的准单晶没有可行的工艺路线，准单晶产品将只能处于实验室阶段；其次是稳定的控制方法；第三，精准熔化控制设备；第四，低廉的改造成本及生产成本，即在原有铸锭炉的基础上实现转型，从而降低成本。凤凰光伏日前宣布，该公司通过改造GTSolarDDS450型号炉，成功实现全球准单晶第一次量产，且成本低于晶硅电池。

准单晶不仅是高效硅片的一种可行性方式，同时也是铸锭厂降低成本的一个途径。关于成本控制问题，众所周知，在电池组件的利用率上，直拉单晶硅的硅棒呈圆柱状，制作的光伏电池片需将四周切掉，组成的电池组件成品率为50%左右。相比较而言，准单晶硅铸锭为方形铸锭，制作电池片的切片也是直角方形，组成的电池组件成品率约为65%。在工艺成本上，直拉单晶硅为160元/公斤，而准单晶硅为60元/公斤。从光伏电池总成本上考虑，在硅原料、切片、组件等其他成本一定的前提下，整个生产链的成本可因准单晶硅铸锭技术降低10%。但要做到该技术的低成本，不仅需要掌握相关工艺及理论知识，熟练的实际操作也必不可少。最后一个因素即高可靠性，核心表现为生产出来的产品能不能承受那么大的温度差。

虽然准单晶具有各项优势，但从上述技术难点来看，其发展还存在诸多制约，还需要更多的技术突破以实现长远发展。

准单晶领域主要企业介绍

据了解，目前光伏行业内从事准单晶研发生产的企业并不在少数，其中具有代表性的企业当属晶澳、昱辉阳光、保利协鑫以及近来高调推出新品的安阳凤凰光伏。

早在2009年晶龙集团就一次性投入3000万元作为准单晶专项研发经费。据了解，目前晶龙集团生产的单晶硅光电转换率平均为18.5%，准单晶硅铸锭的光电转换率平均为18.3%。

晶澳公司的研发团队同样不甘示弱，他们成功研发出准单晶硅铸锭技术，并实现量产。目前该司投资1.5亿元的试量产一期项目已经有12台准单晶硅铸锭炉投产，预计将实现年产65MW准单晶硅锭，年销售收入3亿元。同时，投资4亿元的二期200MW准单晶硅铸锭项目也正在实施中，2011年底达产后还将增加32台准单晶硅铸锭炉，预计将实现年销售收入10亿元。

近日，晶澳公司又推出了新型的准单晶电池片，这种新产品兼具单晶电池转换效率高与多晶电池工艺成本低、易于大规模生产的优点。据专业人士透露，该公司的新型准单晶产品与精功科技有重要关联。对此精功科技相关人士表示：“晶澳在前期使用精功科技铸锭炉取得准单晶硅技术和产品突破后，日前再次与公司签订了铸锭炉供货合同以扩大产能。”这无疑从侧面证实了晶澳再次引进铸锭炉扩大产能的可能性。

另外，中国最大的硅片企业保利协鑫也已经试用成功，预计待其准单晶技术成熟后将大规模推广。相反，昱辉阳光在此领域比较低调，但据内部技术人员透露，该公司已在走量产化道路。无锡尚品太阳能日前也宣布该司准单晶生产工艺试验成功，其转换效率在18%以上，利用率超过65%。

据Solarbuzz预计，用于晶硅和薄膜电池制造的光伏设备资金支出预计在2012年将降至76亿美金，相较于2011年预期创纪录的142亿美金降幅达47%。这种预期对光伏设备厂商2011年下半年的营收和2012年的业绩预测无疑当头一棒。但上游产品组合完备和市场份额高的晶硅设备厂商（如GTSolar、MeyerBurger、应用材料、精功科技）能免受设备订单下滑的冲击。

光伏设备制造商们在未来将面临巨大压力。我们认为，多方面研究生产工艺，用先进设备满足光伏行业的发展需求，是光伏设备制造商们的重要出路。目前国内的GTSolar、精功科技及同行业其他制造商均对准单晶生产工艺与技术有着不同程度的研究与实践应用。受益于准单晶，起步较早的企业将进一步巩固其在铸锭炉市场的地位，为竞争日益激烈的光伏设备市场增添了筹码。