索比光伏网讯:工艺——制造
提升多晶硅的生产率主要是依靠改变硅锭的传统结构。图1和2分别是路线图所展示的单晶硅和多晶硅硅锭的质量的增长趋势。
根据规模经济理论，设备的生产能力需要通过提升良率和生产线的产出率得以实现，从而降低劳动力成本和生产每个产品的平均设备成本。通过观察硅锭生长制造工艺，硅片切片以及硅片清洗可以明显的看出该趋势。到2020年，多晶硅和单晶硅硅锭的生长将比2010年分别增加45%和20%(见图3)。线锯产出将在如图4所示的时间内增加50%。
图5说明，到2020年，电池生产中的机械良率损失将下降至1%以下。这也包括了更薄的硅片的引入。
设备的正常运行时间是基于SEMI标准E10，这也是优化生产线的另一个重要因素。为了使正常运行时间如图6所示大于96%，需要对金属化工艺进行优化。
降低每片电池的设备成本的方法是增加系统的产出率。为了与电池生产线的产出率相匹配，前段(化学和热工艺)与后段(金属化与分选)需要具有相同的产能。表1是在同步的前段和后段工艺下，我们所预计的产出率数值。2015年转向更先进的金属化技术将弥补目前的差距。有必要对新设备进行改进，从而减少折旧并降低劳动力成本。
图7是由制造技术和设备所带动的新电池fab每MWp的投资降低趋势。该数据是基于参与调查的电池制造公司所提供的数据。
该估计的基础是当下电池的概念，增加的工艺步骤极其有限。图8是组件制造的预计良率。数据说明了除了正在进行的硅片减薄和新线锯技术之外的持续技术改进。为了在2015年之后在<150μm的电池上获得>99.3%的良率，需要改善互连技术和消除应力的支持结构。在2015年之前需要在量产中采用无铅焊接，并引入无铅电池金属化技术。
为了减少占地面积，组件制造设备需要占有更小的面积(见图9)并具有更高的产出率。更高的产出率需要结合持续的进步以及新的技术发展，尤其是互联技术和封装工艺。这就需要新的封装材料和更短的工艺时间。预计到2015年，互联技术将有很大的发展，背接触电池概念将被引进。
随着组件制造设备的正常运行时间和产出率将增加(见图10)，相应的操作工数量将减少。
工艺——技术
除了制造参数外，转化效率也预计会得以提升。下面将重点介绍实现这一改进的工艺参数。从电池制造的角度看，反应需求的一个必要的要求是总厚度变化(TTV)的减小。硅片的TTV应该在没有任何多余成本的条件下不超过总厚度的10%(见图11)。
如图12所示，另一个富有挑战性的参数是kerf loss。随着硅片厚度的减薄，kerf loss也必须随之减小以实现硅消耗量的显著下降。随着宝石线锯工艺的引入， 该目标将得以实现。
光伏电池正面和背面以及多晶硅材料的再复合损失必须减小。描述再复合损失的一个办法是再复合电流J0bulk、J0front、J0rear，它们分别描述的是块状材料、电池正面和背面的再复合损失。图13是所有再复合电流的降低趋势。
再复合电流可以测量，也可以从IV曲线中获得，前提是J0已知。铝背场(BSF)的电池的背面再复合电流的值无法低于200fA/cm²。另外背面的反射率也需要改善。业界已经引入了更好的钝化工艺，同时也需要具有优化CoO的工艺设备。J0bulk的降低是由多晶硅工艺的进步带来的。准单晶材料的引入明显的改善了J0bulk。背面钝化工艺也将引入。
从电池组件获得尽可能大的功率是非常关键的。描述该性能的参数是组件-电池功率比，定义为组件功率/(电池功率x 电池数目)。如图14所示，对于多晶硅电池来说，该比率为98%，单晶硅为96%。2013年，预计该比率将增长1%，这主要是由于AR玻璃的引入。从2015年开始，新的互连技术和封装材料将使该比率进一步提升1%。
