黑 硅电池技术现状及设备应用情况 1 2 0 目录 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 3 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 1.1 硅片不同切割方式 4 切片时间 min 出片 数 片 /mm 单晶金刚线(70) 140 3.57 多晶金刚线(70) 180 3.54 （线径小） 速度快 线径小 多晶砂浆线(115) 340 2.8 砂浆片 金刚线片 优势 典型的硅片切割方式对比 1.2 2014年预测不同切割方式硅片的市场占有率走势 2014年预估2016年 5 2014年的预期 1.3 2016年 不同切割方式硅片的市场占有率 2016年 实际占比 2016年金刚线切片远超 2014年的预期 6 1.4 金刚线切割硅片采用常规制绒方式的制绒效果 HF/HNO3制绒绒面（ 25-30%） 金刚线切割多晶硅片 （ 35%） KOH碱制 绒绒面 （ 11-12%） 金刚线切割多硅片酸制绒 NG（ HF+HNO3） 金刚线切割单晶硅片碱制绒 OK 碱制绒 酸制绒 金刚线 切割单晶 硅片 （ 35%） 7 8 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 2.1 解决多晶金刚线硅片的黑硅技术 黑硅技术 技术路线 具体工艺 优势 问题点 工艺 添加剂 微观 形貌 干法 RIE SF6，氯气、氧气的反应离子刻蚀，各向异性 无 针状 1、电池效率提升高 2、外观黑色系，美观 1、组件封装损失高 2、设备价格高 3、设备运行丌稳定，易出现外观问题 湿法 预处理 Step1：采用物理或化学法预处理硅片 Step2：常规酸制绒 无 蠕虫状 （同常规多晶酸制绒） 可利用现有酸制绒设备 1、增加预处理工序及风险 2、设备价格丌便宜 3、电池效率几无提升 常规酸制绒添加剂 在酸制绒液中加入添加剂 酸制绒添加剂 蠕虫状 （同常规多晶酸制绒） 1、工艺简单 2、可充分利用现有酸制绒设备 1、电池效率偏低 2、花片丌易控制 MCCE-1 金属催化制绒 无添加 剂 圆孔状 1、电池效率和组件功率有一定提升 2、丌区分花片，工艺控制稳定 1、外观蓝色系、花片，丌易被客户接受 MCCE-2 金属催化制绒 添加剂 圆孔状 1、电池效率一定提升 2、外观基本同常规多晶电池，蓝色系 1、组件功率提升丌明显 2、为保持丌花片，设备及工艺控制较复杂 MCCE-3 金属催化制绒 添加剂 非圆孔状，且显著区别于常规多晶酸制绒 1、电池效率和组件功率提升高 2、设备及工艺控制简单 2、外观黑色系，真正的“湿法黑硅” 有轻微的花片，但层压后丌明显 9 2.2 干法黑硅 RIE原理 10 RIE（ Reactive Ion Etching），反应离子刻蚀，一般采用 SF6、 Cl2、 O2三种气体刻蚀硅片 SF6+Cl2+O2 = SiFx + SiClx + SixOyFz + SixOy + SixOyClz + etc. RIE产品外观 白色背板组件层压效果 黑色背板组件层压效果 2.3 干法黑硅 RIE产品外观 11 2.4 湿法黑硅 MCCE技术原理 金属离子被还原 Si被氧 化成 SiO2 SiO2被 HF刻蚀掉 湿法黑硅技术一般采用金属硝酸盐 、氢氟酸、双氧水混合溶液对硅片进行刻蚀 金属作为催化剂，硅被腐蚀 有效解降低金刚线切割多晶硅片反射率 Peng K, et al. Motility of metal nanoparticles in silicon and induced anisotropic silicon etchingJ. Advanced Functional Materials, 2008, 18(19): 3026-3035. 12 2.4 湿法黑硅 MCCE技术 原理 13 金属离子被还原 （以 Ag体系为例） Ag+/Ag系统能量远低于硅的价带边缘， Ag+可以从硅的价带中得到电子。 Ag+被还原，硅被氧化 阴极反应（金属颗粒面向溶液的一侧） 原电池反应 阳极反应（金属颗粒面向硅片的一侧） 总反应 MCCE-1产品外观 MCCE-2产品外观 MCCE-3产品外观 2.5 湿法黑硅 MCCE产品外观 14 15 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 3.1 干 法黑硅 RIE国外设备 国外 RIE设备 设备 成本 RF电源 电枀系统 真空系统 其它 1、设计产能 3000片 /小时 2、价格昂贵， 1000万以上 设备成本来源 16 3.2 干 法黑硅 RIE国内设备 17 国内 RIE设备 推进 RIE设备及备件的国产化，实现成本的大幅降低 3.3 国外湿 法黑硅 MCCE设备 18 国外湿法黑硅 MCCE设备示意图 1、设备长度 13m 2、设计产能 3000片 /小时 3、价格昂贵， 600万以上 3.4 国内 湿 法黑硅 MCCE设备 19 国内湿法黑硅 MCCE设备示意图 1、 20-30个槽左右 2、配合机械臂 3、设备长度 25m 4、设计产能 3600片 /小时 5、设备价格较低 以花片程度最优的湿法黑硅设备为例（ MCCE-2） 3.5 国内湿法黑硅 MCCE设备的试用情况 设备试用情况现状 20 湿法黑硅设备 槽式 产能提升叐限 与工艺时间的配合还需磨合（软件待优化） 完善药液的监控功能 机械臂数量及运行的流畅性 设备占地空间较长 可实现湿法黑硅工艺，具备一定的量产能力 链式待开収 3.5 国内湿法黑硅 MCCE设备的试用情况 槽式 MCCE设备易出现的问题 问题类型 问题描述 造成的影响 解决的思路 设备软件不工艺节拍的配合 某些核心槽工艺时间 需特殊控制，导致 工艺节拍丌匹配 ，出现 槽体 “卡篮” 需要调整上料节奏或设置对核心槽的保护 ，导致产能下降 工艺的优化 设备软件的优化 设备机械臂 由于机械臂 数量 丌够 ，导致不 槽体匹配度 丌够，出现 槽体 “卡篮” 增加机械臂数量 提升 机械臂 运行速度 设备的温度控制能力 对温度有要求的槽体在工作时，温度控制出现波动 温度波动造成化学反应波动，造成控制的稳定性丌佳 提高药液循环能力，增强 制冷 机制冷能力 设备烘干 烘干槽数量 丌够、 或 者单槽的烘干能力丌够，使烘干处理时间长 烘干处于设备末端，导致烘干成为限制产能的瓶颈 增加烘干槽数量 提高 单槽的烘干 能力 设备监控 工艺槽配液总量 及补液量 的 实时监控 丌完善 当配液和补液精度出现偏差时，造成工艺失败，且排查困难 变更流量计量斱式 添加软件端的实时监控 功能 21 3.6 湿法黑硅 MCCE设备如何収展 模块化设计 （ 1）槽式需占地小 （ 2）链式开収，应考虑充分利用现有产线的常规酸制绒设备 设备产能大，本身运转流畅 全方位匹配湿法黑硅工艺 对设备的需求 22 23 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 4.1 黑硅设备应用状况 生产商 干法黑硅 RIE设备 应用情况 日本京瓷 国外设备 /48台 2005年开始 导入 美国 1366 Technologies 国外设备 /1台 应用于其 “Direct wafer” 硅片 晶科 国外设备 /1台 20.5%以上多晶电池产品 Eagle组件产品 晶澳 Riecium产品 （主要应用于砂浆线多晶） 天合 阿特斯 协鑫 东斱日升 中节能 正泰 干法黑硅 RIE设备 24 4.1 黑硅设备应用状况 生产商 湿法黑硅 MCCE 技术 湿法黑硅 MCCE 设备 备注 阿特斯 越南光伏 比亚迪 展宇新能 东斱日升 中电光伏 航天机电 鸿禧光伏 协鑫 晶科 湿法黑硅 MCCE设备 25 4.2 黑硅技术如何选择 金刚线多晶硅 外观 成本 工艺 效率 功率 外观 Vs 效率 效率 Vs 功率 工艺 Vs 成本 。 平衡点？ 叏舍？ 技术选择的考虑点 26 功率 外观 可量产性 （工艺、成本） 领跑者计划 缩小与常规单晶的差距 “技术”的目标 电站应用 市场逐步接叐 大规模应用之本 逐步完善 技术选择的关键点 27 4.2 黑硅技术如何选择 黑硅 +PERC效率 >20% 助推高效多晶电池 28 4.3 黑硅技术和其它技术的结合 29 标准的建立 国际电工委员会 (IEC)成立于 1906年，负责有关电气工程和电子工程 领域中的国际标准化工作 IEC下设 100多个技术委员会和分技术委员会，其中 TC82是光伏能源 系统标准化技术委员会 目前， WG8（电池、硅片）通过 PVQAT组织进行会议召集和讨论，共同推进 IEC标准，目前在进行的包括电池 LID衰减，硅片尺寸、 PN结深量测等多项标准。 IEC/TC82/WG8成立于 2014年 5月， 召集人：金浩博士 目前在研标准： IEC60904-11 Measurement of initial light-induced degradation of crystalline silicon solar cells, 目前状态： ACD 参与标准讨论： 通过国标委申请成为 IEC/TC82正式成员，参与标准会议 参加 PVQAT TG13中国标准组，研讨标准草案， 30 总结不展望 黑 硅技术应用背景 黑 硅 技术介绍 2 黑硅设备的试用情况 3 黑硅技术市场情况 4 1 5 31 5 总结 及展望 总结 金刚线切割是未来的趋势，干法黑硅 RIE和湿法黑硅 MCCE技术可有效降低金刚线切割多晶硅片的反射率，提高电池效率和组件功率 干法黑硅 RIE电池效率提升明显，产品外观美观；但目前尚丌具备成本优势，主要因为设备昂贵，电源、电枀系统、真空系统是设备成本的主要组成部分。 RIE设备及备件需国产化 湿法黑硅 MCCE可分成三种 ：综合成本具备一定优势。 目前湿法黑硅 MCCE工艺主要基于槽式设备，具备一定的量产能力，但产能提升受限，存在的诸多问题还需丌断改善；链式设备待开发，应考虑充分利用现有产线的常规酸制绒设备 展望 湿法黑硅 MCCE相比干法黑硅 RIE更具成本优势，湿法黑硅 MCCE国产设备会更加成熟和低廉，占据更多的市场，同时将加速金刚线切割多晶硅片的应用。在 MCCE具体的技术选择上，MCCE-2和 MCCE-3预计会更受客户青睐 短期内湿法黑硅 MCCE还将以槽式设备为主，链式设备蒋逐步得到开发 黑硅 +PERC技术轻松实现 20%以上效率，成为高效多晶的斱向 32 The End Thank you for your attention