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长期以来,“降本增效”始终是光伏产业发展的核心逻辑。而今,随着组件、逆变器等主要光伏设备降本增效路径明晰,市场开始放眼产业链整个环节寻求新的降本增效空间。单晶炉作为光伏硅片拉晶环节的核心设备,其价值量始终处于高位。有报告显示,在硅片生产设备中,单晶炉的价值量占比高达60%-70%。
另一方面,身处P/N型技术迭代关键期,N型TOPCon技术虽然凭借较高的转换效率、相对成熟的设备与工艺,以及较高的量产性价比,成为当前备受市场认可的主流技术“接班人”之一,但由于生产工艺原因,厂商普遍受困同心圆、黑芯片的痛点问题,亟需通过优化生产设备实现效率提升。
在此背景下,10月26日,光伏设备巨头奥特维旗下无锡松瓷机电有限公司(简称“松瓷机电”)在江苏无锡举办了新品发布会,重磅推出松瓷第三代单晶炉(SC-1600-Ⅲ),从“降本增效”核心逻辑出发,剑指N型TOPCon硅片的同心圆、黑芯片痛点,助力光伏行业加速驶入“N时代”。
最高降氧60%,最新一代实现“釜底抽薪”
近年来,光伏行业的高景气度吸引了众多新老企业跨界布局及扩产,更有不少企业选择大力布局N型赛道以实现“弯道超车”。有数据统计,2022年初至今,国内已知的N型TOPCon电池扩产规划已超过1526GW。
下游需求向上传导,N型单晶硅片市占不断提升。中国光伏行业协会数据显示,2022年N型单晶硅片市占率为10%,预计2023年市占率将上升至30%,2025年预计超过50%。
松瓷机电总经理 华焱
然而,机遇与挑战并存。据松瓷机电总经理华焱介绍,相较P型,N型硅片容易产生同心圆、黑芯片问题。主要原因在于高温的硅溶液在坩埚里进行相对高速的对流,由于外面热中间冷、底部热上面冷,造成硅溶液内部出现流动,并不停冲刷石英坩埚,导致石英坩埚中的氧融入硅溶液,从而造成单晶氧含量增加。而TOPCon作为N型细分技术,由于后续采用高温工艺,对于硅片含氧量更为敏感,更易产生同心圆问题,进而影响产品效率和良率。
因此,若要实现硅片端的提质增效,在硅片尺寸不变的情况下,最大限度降低晶体含氧量是关键所在。
华焱表示,目前针对TOPCon电池N型硅片的单晶炉降氧技术路线主要有热场设计和配超导磁场两种。前者较传统单晶炉性价比高,后者产出硅片品质更好,但价格昂贵,大批量生产难度及成本较高。
松瓷机电此次推出的新一代单晶炉主要通过优化动静态热场,智能控制热场温度的方式,有效抑制了硅液中的氧杂质,提高炉体排杂能力,实现了降氧效果升级,降氧率达到40%-60%,大幅提高了晶体整体品质。由于不额外增加超导磁场,其设备综合成本低,性价比极高。
“新一代单晶炉可以让晶体氧含量达到6PPM-7PPM,少子寿命提高15%-20%,成晶率提升10%-15%,单产提升8-15kg。此外,虽然综合成本增加了18万元,但投资回报期大幅缩短至5个月,性价比极高。”华焱说。
值得一提的是,据头部电池企业批量化数据测试,36吋-N10氧含量可降至6PPM,少子寿命提升15%,后端电池片效率提升0.1%;36吋-N12氧含量可降至7PPM,少子寿命提升20%,后端电池片效率提升0.2%。
软硬件升级,助力客户非技术成本降低
在光伏发电总体成本持续下降的情况下,人工、土地等非技术成本占比逐年升高,越来越多的光伏企业开始重视布局智能制造,以求降本。以松瓷机电为例,进入2023年,其下游客户仅针对单晶炉设备就提出了人力降低50%-70%不等的设备自动化诉求。
为此,在降氧提效之外,松瓷机电新一代单晶炉还将升级重点置于提高设备自动化水平方面,依托松瓷全新开发的智能拉晶系统3.0、全新一代软控系统以及辅助设备(OCZ),帮助客户实现以设备代人力的“少人化”运营。
具体来看,松瓷智能拉晶系统3.0通过AI技术,可以稳定实现从加料-拉晶-收尾的全过程拉晶自动化;全新一代软控系统界面更贴合客户需求,新一代底层算法逻辑可以实现温度和气体对流精确控制,同时通过数字孪生联动集控平台,助力客户升级智慧工厂;而搭配使用的OCZ加料机设备,能在保证成品率不受影响的同时,实现单产提升5%,进一步提高设备自动化水平。
新一代上位机软件系统
其实,作为单晶炉领军企业,松瓷机电对于光伏单晶炉设备的创新升级从未止步。
公开资料显示,松瓷机电成立于2019年,以铸锭炉体代工起家,开发单炉整机设备。2020年1月,松瓷机电凭借突出的设备研发实力被无锡奥特维收入麾下。同年5月,松瓷机电便开发出首代单晶炉产品,可以满足12吋N型的晶棒拉制。
次年4月,松瓷机电对外宣布其SC-1600直拉式单晶炉在云南宇泽诞生,产品聚焦提升拉晶产能。
进入2023年,N型市场爆发,更低的氧含量、更低的电阻率、更高的少子寿命成为硅片市场新要求。基于此,松瓷机电于今年5月推出首款单晶硅片降低氧含量解决方案,低氧型单晶炉SC-1600-LO₂宣布问世,产品一经发布便获得业内广泛关注。
据奥特维2023年三季报披露,今年8月9日,松瓷机电与合盛硅业签订2.9亿元大尺寸单晶炉订单;8月31日,又中标天合光能18.9亿元低氧单晶炉采购项目,创下了单体订单规模历史新纪录。
在手订单的大幅增长,得益于松瓷机电对研发持续不断地高投入。据华焱介绍,自成立以来,公司的研发投入连年递增,2022年其研发投入占营收比例15%。
或许正是基于对技术创新与市场需求的不懈坚持与坚守,松瓷机电备受光伏头部企业青睐。据悉,天合、晶科、晶澳、宇泽半导体、合盛硅业、横店东磁、印度Adani等国内外光伏行业知名厂商均与其建立了较好的业务合作关系。
据华焱介绍,目前,松瓷机电2023年度订单额已超30亿元,单晶炉设备年销量超过3000台,新一代单晶炉月产能也已达800台。
“未来,松瓷机电将继续以客户为中心提供高效服务及价值创新。深耕光伏,发力半导体,助力产业链上下游多维度发展。”华焱说。
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