C-Si太陽(yáng)能制造商詳解降低成本的方法
C-Si太陽(yáng)能制造商詳解降低成本的方法
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對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的普遍認(rèn)知是，這項(xiàng)技術(shù)還是太過(guò)昂貴，盡管其成本已經(jīng)有所降低，但仍只是總成本的一小部分，并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改善。根據(jù)SunPowerCorp.（SanJose）的總裁兼CTODickSwanson介紹，到2020年，除了繼續(xù)大幅度降低成本外——按照經(jīng)典的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，大概每十年成本需要降低約50%——太陽(yáng)能在整個(gè)可再生能源市場(chǎng)的份額也要從目前的10%提升到40%。
在舊金山舉行的IntersolarNorthAmerica上，Swanson為“晶體硅（c-Si）制造中的挑戰(zhàn)”分會(huì)做了主題演講，在這一分會(huì)上，來(lái)自太陽(yáng)能價(jià)值鏈上游部分的發(fā)言人就如何降低成本進(jìn)行了討論。
降低成本的手段有很多，像提高生產(chǎn)規(guī)模、改善制造流程、可以使行業(yè)受益的公共政策，以及已經(jīng)相當(dāng)有效的財(cái)政機(jī)制，Swanson認(rèn)為，“至少到目前該機(jī)制運(yùn)行得都很不錯(cuò)。”成本的降低則帶動(dòng)了需求的指數(shù)式增長(zhǎng)和對(duì)新PV應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，這又會(huì)繼續(xù)拉動(dòng)市場(chǎng)需求以及提高生產(chǎn)規(guī)模，其結(jié)果是更多的研發(fā)資金投入并進(jìn)入新的成本降低循環(huán)。
與價(jià)值鏈上的其他環(huán)節(jié)類(lèi)似，多晶硅制造商也在通過(guò)改善制造流程來(lái)降低成本，并且在很多方面都取得了成功。除了致力于能最小程度地使用多晶硅的薄膜硅太陽(yáng)能技術(shù)外，在標(biāo)準(zhǔn)的c-Si領(lǐng)域，已經(jīng)出現(xiàn)了多種創(chuàng)新性的方法可以降低生產(chǎn)成本。
隨后一項(xiàng)技術(shù)被詳細(xì)地作了介紹，它就是采用精煉的冶金級(jí)硅（UMGSi），這種硅材料比多晶硅的金屬雜質(zhì)含量高（實(shí)際上高三個(gè)數(shù)量級(jí)），而且比標(biāo)準(zhǔn)的冶金級(jí)（MG）硅更加純凈。
“太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)一直以來(lái)都依賴(lài)于高純度多晶硅，”CaliSolar（加州，Sunnyvale）的CEORoyJohnson這樣介紹，而他們公司則在太陽(yáng)能電池中使用UMGSi。“通常的觀點(diǎn)是低純度的硅會(huì)導(dǎo)致效率的降低。”但據(jù)他介紹，雖然CaliSolar雖然采用100%的UMGSi（有些制造商采用UMGSi/多晶硅混合的做法），但其效率卻高于15%。
Johnson指出，在過(guò)去幾年里，多晶硅的短缺和由此引發(fā)的高價(jià)格使得業(yè)界尤其關(guān)注硅的價(jià)格，而MGSi供應(yīng)商則看到了這樣的商機(jī)，如果把一些材料轉(zhuǎn)變成UMGSi，那么就可以獲得非常好的市場(chǎng)和利潤(rùn)。即便多晶硅的價(jià)格有所降低，他仍然相信市場(chǎng)上會(huì)有UMGSi的一席之地。
EvergreenSolar（馬薩諸塞州，Marlboro）采用條帶硅片——一種在兩條高溫?zé)艚z之間生長(zhǎng)條帶狀硅片材料的技術(shù)——可以成本降低，同時(shí)也降低了傳統(tǒng)硅錠生長(zhǎng)和硅片切割時(shí)對(duì)硅材料的浪費(fèi)。EvergreenSolar主管戰(zhàn)略和商務(wù)開(kāi)發(fā)的副總裁RichardChleboski介紹，即便硅的價(jià)格有所降低，但條帶技術(shù)仍然可以保持對(duì)c-Si的絕對(duì)成本優(yōu)勢(shì)。
但像SunPower這樣的傳統(tǒng)的c-Si太陽(yáng)能電池制造商占據(jù)著至少80%的太陽(yáng)能市場(chǎng)，并且多晶硅供應(yīng)商除了按照經(jīng)濟(jì)情況調(diào)整價(jià)格外，還在持續(xù)努力降低硅材料的成本。今年多晶硅價(jià)格跳水的一個(gè)原因就是供應(yīng)和需求的巨大落差。從2004年開(kāi)始，多晶硅供應(yīng)商已經(jīng)看到了太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)需求的增長(zhǎng)，并且電池制造商無(wú)法獲得足夠的硅材料，這導(dǎo)致在2008年多晶硅價(jià)格的騰空而起，之后很多企業(yè)轉(zhuǎn)型進(jìn)入多晶硅的生產(chǎn)，同時(shí)原有企業(yè)的產(chǎn)能也急速擴(kuò)張，這都造成了今年多晶硅價(jià)格的跌落。
“現(xiàn)在還有數(shù)量巨大的多晶硅產(chǎn)能會(huì)接踵而至，”領(lǐng)先的多晶硅供應(yīng)商HemlockSemiconductorGroup（密歇根州，Hemlock）的副總裁兼市場(chǎng)與銷(xiāo)售主管GaryHoman這樣介紹?；?SPAN lang=EN-US>Hemlock自身對(duì)市場(chǎng)的分析，該公司預(yù)測(cè)今年的多晶硅產(chǎn)能將突破10萬(wàn)噸大關(guān)，而到2014年幾乎會(huì)達(dá)到27萬(wàn)噸。就像Homan的評(píng)價(jià)那樣，“我們的工作保證了基于晶體硅的PV技術(shù)仍然是太陽(yáng)能行業(yè)的最佳選擇。”
但Homan也警告說(shuō)，整個(gè)行業(yè)必須注意，不能讓多晶硅的價(jià)格過(guò)低，否則將會(huì)導(dǎo)致再投資的止步，那樣整個(gè)行業(yè)又將會(huì)回到供應(yīng)短缺的老路上。
對(duì)供應(yīng)鏈上游部分的關(guān)注只是關(guān)于如何降低c-Si太陽(yáng)能電池成本的討論的一部分。SVTCSolar（SanJose）負(fù)責(zé)商務(wù)開(kāi)發(fā)的主管ModeratorSteveEmpedocles談到了太陽(yáng)能制造的早期階段，“很多人員都認(rèn)為，這只是令人激動(dòng)的科學(xué)計(jì)劃，但永遠(yuǎn)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制造。”
SunPower成立于1985年，主要基于在斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能技術(shù)，作為向軍用領(lǐng)域提供極高效率、極高價(jià)格（大約每瓦200美元）太陽(yáng)能電池技術(shù)的專(zhuān)門(mén)供應(yīng)商，已經(jīng)獲得了廣泛的聲譽(yù)。但該公司在2002年合并CypressSemiconductor之后卻遭遇到了融合危機(jī)，Swanson這樣介紹，后者主要是將半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)知識(shí)應(yīng)用到如何降低成本上。Swanson指出，Cypress的CEOT.J.Rodgers曾說(shuō)過(guò)，PV產(chǎn)業(yè)最終會(huì)變成一場(chǎng)制造的競(jìng)爭(zhēng)，而且具有最佳制造技術(shù)的公司將成為市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊。
Swanson在他的主題演講中，詳細(xì)介紹了一些還需要改進(jìn)的技術(shù)和制造領(lǐng)域。他說(shuō)，其中一個(gè)使情況變得非常錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題是技術(shù)選擇的可能性太多，因此很多方向都在并行前進(jìn)——每個(gè)方向都有其獨(dú)特的整套設(shè)備和需求。“從設(shè)備的角度來(lái)看，這不是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，而是五個(gè)。”
在硅片階段，業(yè)界正在轉(zhuǎn)向采用更薄的硅片和更細(xì)的線(xiàn)鋸切割線(xiàn)，這樣可以降低硅材料的消耗，同時(shí)也開(kāi)始使用新的漿料，使得硅更容易從中回收利用。但這些工序需要更可靠的清潔手段，Swanson介紹說(shuō)，并且需要相應(yīng)的測(cè)量方法來(lái)檢查硅片的清潔程度。
電池的生產(chǎn)需要將成本降低50%，Swanson繼續(xù)介紹，這需要提高自動(dòng)化程度。“我們確實(shí)需要更穩(wěn)定的整套設(shè)備，”他補(bǔ)充說(shuō)，并指出，目前太陽(yáng)能工業(yè)所面臨的問(wèn)題與上世紀(jì)七十年代早期的IC工業(yè)非常類(lèi)似。
他還說(shuō)，物流問(wèn)題也不可小視。目前PV工業(yè)每年在運(yùn)輸方面的花費(fèi)是5億美元。如果該產(chǎn)業(yè)發(fā)展到500GW的程度，那么運(yùn)輸?shù)某杀緦⑸仙郊s4千億美元——這會(huì)是目前DHL全球運(yùn)輸銷(xiāo)售額的一半。
在上述所有領(lǐng)域，PV產(chǎn)業(yè)都在取得進(jìn)展。在過(guò)去的20年里，整個(gè)行業(yè)增長(zhǎng)了200倍，而使用的只是手工設(shè)備，Swanson回顧說(shuō)。如今，各公司都在開(kāi)發(fā)具有針對(duì)性的設(shè)備。在下一個(gè)20年仍將需要100倍的增長(zhǎng)，相當(dāng)于26%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。Swanson認(rèn)為，這將是一個(gè)更可行的增長(zhǎng)目標(biāo)，但同時(shí)必須持續(xù)的降低成本。
