铸造单晶难点和成本分析

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（来源：微信公众号“光伏新闻”ID：pv-news）

由于硅片价格越来越低，导致硅片成本占系统的成本份额也越来越低，因此，电池效率的高低显得愈发重要。因此，最近两年多来，单晶硅片攻城略地，多晶硅片节节败退，溃不成军。目前隆基2020年的规划产能达到了65GW，长期规划产能达到了80GW，中环的规划产能也达到了56GW，同时晶科单晶异军突起，无锡上机也是来势汹汹。

识时务者为俊杰，传统多晶硅片企业如协鑫、赛维、荣德等纷纷开始进行166铸造单晶的研发生产，其中协鑫已经开始量产166铸造单晶硅片。近日，协鑫还在内蒙古锡林浩特扩产了8GW铸造单晶。铸造单晶虽然雷声隆隆，但是除了协鑫外，小编暂时还没有听说还有哪家硅片企业开始了量产，那么铸造单晶的难点在哪呢？

一、铸造单晶的背景

铸造单晶技术不是一个新鲜技术，早在二十年前GTsolar公司为了开发铸造单晶技术专门研发了GT炉，这炉子就是GT铸锭炉的前身。GT公司在研发中发现，通过定向生长的方法很难长出性能和CZ单晶一样的单晶，但是长出来的多晶也可以做电池，虽然效率略低，但是成本也更低，尤其是对硅料的要求更低，整体而言多晶的性价比是优于单晶的。随后，GT公司放弃准单晶炉和准单晶技术的研发，直接将铸锭技术和铸锭炉投放市场，这就是多晶硅片的起源。

早在二十年前GTsolar公司也做过铸造单晶技术的研发，后来放弃了；另外ALD早期也为BPsolar产品研发过铸造单晶设备。这次是在2006年，Bpsolar已围绕铸锭单晶这一主题做了较多工作，并开发了MONO2产品，其专利US2007/0169684A1报道了多种方法。其中有一种方法是将籽晶与硅料分开放置，将熔融硅液倒入铺有籽晶的容器中进行长晶。后由于其总公司将重点放在了化石燃料方面，Bpsolar终止了铸锭单晶的研究。最近的一次是在10年11年12年这三年，铸造单晶技术在国内铸锭企业间掀起了一个较大的高潮，后来又戛然而止，因为铸造单晶碰到了其无法克服的难点。

二、铸造单晶的难点

难点1、铸造单晶中上部缺陷大

采用坩埚底部铺单晶籽晶长单晶的方法最大的难点是用这种方法长出来的铸造单晶硅块中上部位错、缺陷增殖很快，虽然硅锭下部的类单晶片子做出来的电池效率与单晶相当，但是中上部的类单晶由于小角度晶界和缺陷过多，效率比普通多晶还低，虽然可以用BT等分选硅片的方法将位错或缺陷大的硅片分选出来，但是合格的铸造单晶硅片的生产成本降不下来，此方法治标不治本。

那么有什么方法可以将铸造单晶中上部位错、缺陷密度降下来吗？由于铸造单晶体积大，因此热应力也更大，这导致位错从底部到顶部逐渐增值。虽然可以通过优化工艺在一定程度上降低中上部位错、缺陷密度，但是铸造工艺决定了，很难解决这个问题。

铸造单晶硅片效率分布图(2012年电池厂家效率数据)

难点2：铸造单晶底部红区长

铸造单晶底部铺有籽晶，这些籽晶导致了铸造单晶底部红区高度与普通多晶相比高一些，与高效多晶类似，这将降低铸造单晶成品率8%左右。

难点3：铸造单晶切片难度大

铸造单晶在使用金刚线切片过程中，其金刚线消耗量比普通多晶硅片还高，增加了铸造单晶硅片的切片成本。

难点4: 订单少

目前有能力生产铸造单晶的企业，除了协鑫外，都没有订单支持，因此也只能在实验室做做实验。

三、铸造单晶成本

从此表中我们可以看出：铸造单晶的成本高于单晶0.5元/片，即使籽晶重复利用一次，成本依旧高0.3元/片，效率低0.5%。

希望铸造单晶技术在协鑫的带领下，尽快获得巨大突破。