来源 :中国能源网2024-04-15
对于光伏这种科技制造型行业，创新是行业永远不变的主旋律。然而，纵观近几年光伏创新的成绩，绝大部分集中在电池效率提升和组件功率的提升上，这里面既包括TOPCon、HJT、BC等电池技术的创新突破和大规模运用，也包括组件尺寸变化、功率提升。然而，作为光伏行业的基底——硅片，它的技术创新鲜有人“问津”。近日，隆基绿能硅片新品上市，引起了行业震动。
光伏硅片“耗时耗力难突破”
硅片创新“鲜有问津”的原因在“耗时耗力难突破”这七个字上。光伏硅片的技术含量较高，涉及到材料科学、化学工程、电子工程等多个领域。要实现硅片性能的突破，首先需要克服材料的物理特性、制备工艺等难题，需要投入大量的科研人力和物力，一旦选错技术研发突破路径，势必造成研发成本的直线上升。
过去的十五年，单晶技术的加速冲刺式发展，将单晶硅片的非硅成本飞速降低了90%，单晶快速地代替了多晶路线，成为光伏的平价高品质材料。
光伏硅片的制造过程涉及到多个工艺步骤，包括晶体生长、切方滚磨、薄片切割、清洗加工等工序。每个步骤都需要更高的工艺控制和更精密的加工设备，这对硅片厂商新技术的规模化生产提出了较高的要求。硅片厂商和设备厂商需要深度合作，创新生产技术、改良硅片制造设备，将规模化生产成本控制在市场可接受的范围内，从而将实验室的成果快速转化成生产力，从而量产推广，这需要快速且可行的方案。
同时，光伏硅片的生产成本占整个光伏系统成本的比重较大，市场上的价格竞争非常激烈，降低成本是光伏硅片创新的重要挑战之一。尤其是2021年中下旬硅料开始涨价，倒逼硅片厂商在降本增效上做文章，诸多厂商在硅片的厚度、尺寸上做起了文章。据中国光伏行业协会(CPIA)统计，2020年，P型单晶硅片平均厚度为175μm，N型硅片平均厚度为168μm;2021年，P型单晶硅片平均厚度降至170μm，N型硅片平均厚度降至160μm。此外，硅片大尺寸化降低了全产业链成本。根据行业测算，以M10、G12为例，相较M2，在电池环节非硅成本下降幅度分别达10.40%、21.73%，在组件环节非硅成本下降幅度分别达7.06%、10.17%。
然而，厚度越来越薄、尺寸越来越大的硅片，自身的风险也在不断加剧。厚度变薄后，硅片吸片及传输过程中，翘曲会更大，碰撞破碎的风险也在加大;硅片越薄，硅片的断裂强度越低，这些都会增加薄硅片的碎片风险。例如140um厚度的硅片相对比210um厚度的硅片，断裂强度降低约40%。在硅片薄片化时代来临之际，市场对硅片的抗断裂能力提出了更高的需求。
最后一点，市场的需求已经发生变化——硅片“一招鲜吃遍天”的时代已经过去。面对市场电池技术路线的百家齐放，以及不同电池厂商不断在产线上的工艺突破和优化，电池厂商渴望找到一款能够匹配自身电池路径的、定制的、品质和一致性高的硅片：这种硅片能够深度匹配电池厂商自身技术和生产加工特点。这需要硅片厂商在硅片研发的中后端就和电池厂进行较为深度的合作，量身匹配、打造定制化的产品，以适应目前TOPCon、HJT、BC不同电池技术的硅片需求，解决电池厂商精益化生产的需求，解决高效电池生产分布广而需要区分处理的痛点，还要解决电池上下游组件厂商对于电池可靠性的担忧。
敢挑重担、敢啃硬骨头
3月底，百位技术工程师历时3年潜心研发的隆基绿能泰睿硅片新品面世，实现了近十年来光伏硅片未有实质性创新的突破。硅棒因为制备的原因，每个部分的电阻率是有差异的，直接带来的影响是切出来的硅片品质有高低之分。一般来说，拉出来的硅棒越长，头尾的电阻率差异越大，而硅片电阻率是影响提升光伏电池效率的主要因素之一。隆基绿能这次新发布的泰睿硅片实现了轴向电阻分布一致，可在棒长一致的情况下，把硅棒头尾电阻率比值从3倍缩短到1.5倍以内。换句简单的话说，电池厂使用隆基泰睿硅片，可以制作出更多高品质、高效率电池。
影响光伏电池效率的还有硅片的金属杂质。硅片金属杂质剔除得越干净，电池效率提升的潜能越大。隆基绿能这次通过晶格分析，降低了金属杂质的迁移活化，在电池自带或者额外的吸杂工艺下，极大地提高了电池效率提升的潜能。
除了光电性能跨越式突破，隆基泰睿硅片还有个“金刚身”。相比现在市场上的常规硅片，隆基泰睿硅片弯曲强度提升16%，抗断裂能力更强，制造环节的碎片率有望大幅下降。
这次隆基绿能一改行业“做啥饭吃啥菜”的老做法，实现客户“点菜”和“私人订制”服务。泰睿硅片可以和客户的生产工艺进行深度适配，根据客户不同的电池技术路线、差异化需求，提供定制、调整和验证服务，帮助客户实现使用隆基泰睿硅片的最佳效益，解决波动问题。
可以说，隆基绿能这次推出的泰睿硅片，不仅自身素质高，而且还为电池厂补齐了前端研发的短板，为电池厂主动提供适配定制服务，帮助电池厂提升电池效率，这对电池及组件厂商是一个极大的利好，更是改变了行业供需关系的底层逻辑，做到一切以解决客户痛点为导向研发新品、提供服务。这是隆基绿能向行业交出的一份如何穿越本轮产能过剩周期的答卷。