根据整体产业链,光伏和LED都可大致分为上中下游,技术难度和相应的投资成本都是从下游往上依次增加。
四、各环节技术对比
单晶硅棒和蓝宝石单晶的制备非常相似,前者一般是CZ法,后者一般用泡生法,其基本原理相同,差别在于:泡生法在等径生长时,晶身部分是靠不断降温形成结晶动力生长,而不采用提拉技术;晶棒制备后,两者都需要进行切片,一般都是采用线切割技术,只是两种材料性能存在差异,工艺、设备参数会有不同。
太阳电池和LED的核心都是PN结,但其制备技术不同。晶硅太阳电池一般是采用扩散的方法,在硅片的表面形成反型层,硅片除了具备PN结一个极(p或n)的功能,还起到器件的基础支撑作用;而LED的蓝宝石衬底只起到基础支撑作用(当然,它和外延材料的晶格匹配性能是必需具备的),PN结都是在它上面分别沉积不同导电类型的薄膜材料形成。
和LED芯片相比,太阳电池的尺寸较大,所以可以采用普通的方式完成电极的引出和焊接,但LED芯片的尺寸很小(0.3mm2左右),所以需要使用精密的设备,经过比较复杂的高精度工艺处理才能完成正负电极的制作,然后通过很细的金线与外部的电极引脚相连,例如图二中,一般芯片右下角圆形为正极,左上角另外一个是负极。
电池制备完成后,在组件车间进行串并联连接后封装,就完成了组件的制备;LED芯片制备好之后,还需要经过比较复杂的封装工艺,例如电极引出、荧光粉涂敷、环氧树脂透镜密封等,才算制备完成了一个灯珠,然后下游厂家再根据产品的实际类型,进行二次封装设计,一般一个产品都会用使用多个灯珠。
上述只是对两种产品的制备进行了简单的说明,实际每个环节都有非常多的技术细节,技术门槛和技术含量都是非常高的,两种产品能最终进入普通老百姓的视线,可以说是集中了上下游产业界的集体智慧。
五、产能标准对比
光伏行业硅料阶段一般以吨计算,中游一般以W计算,评估标准一般是多少条生产线,例如一条晶硅电池生产线产能约30MW。(按照目前行业的一般标准,一瓦电池或组件对应的硅材料大约为5g)
LED行业技术难度最大的是材料外延,现在一般采用MOCVD(metal Organic Chemical Vapor Deposition,金属有机物化学气相沉积)外延技术,所以一般以MOCVD设备的台数衡量外延片的产能,芯片阶段一般用芯片的数量来衡量。
六、技术成熟度对比
我国已基本掌握整个光伏产业链的主要技术,但和欧美日发达国家相比,部分关键技术还存在一定差距,例如高纯硅料提纯技术,银浆制备技术等;另外,一些设备还需进口,例如丝网印刷机,高精度测试仪等;
和光伏相比,LED产业链中的技术瓶颈主要集中在外延阶段,目前外延设备基本是完全进口,国产MOCVD设备在产能和均匀性方面还有很大差距,另外,外延所需的关键原材料——MO源和部分精密设备,如高精度光刻机,还主要依赖进口,此外,LED外延和芯片设计技术还面临国外专利保护的壁垒。
对比小结
光伏和LED有很大的相似之处,二者在我国的发展基本同步,都属于清洁能源领域,从技术层面来说,两者都属于半导体行业的范畴,很多传统的半导体技术可被参考,或直接沿用,让我们期待这两个朝阳产业都能得到更快更好的发展。
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