C-Si太陽能制造商詳解降低成本的方法
C-Si太陽能制造商詳解降低成本的方法
光伏國際網(wǎng)
對太陽能產(chǎn)業(yè)的普遍認知是，這項技術還是太過昂貴，盡管其成本已經(jīng)有所降低，但仍只是總成本的一小部分，并沒有實質性的改善。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)典的學習曲線，大概每十年成本需要降低約50%——太陽能在整個可再生能源市場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)”分會做了主題演講，在這一分會上，來自太陽能價值鏈上游部分的發(fā)言人就如何降低成本進行了討論。
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)相當有效的財政機制，Swanson認為，“至少到目前該機制運行得都很不錯。”成本的降低則帶動了需求的指數(shù)式增長和對新PV應用的開發(fā)，這又會繼續(xù)拉動市場需求以及提高生產(chǎn)規(guī)模，其結果是更多的研發(fā)資金投入并進入新的成本降低循環(huán)。
與價值鏈上的其他環(huán)節(jié)類似，多晶硅制造商也在通過改善制造流程來降低成本，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能技術外，在標準的c-Si領域，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。
隨后一項技術被詳細地作了介紹，它就是采用精煉的冶金級硅（UMGSi），這種硅材料比多晶硅的金屬雜質含量高（實際上高三個數(shù)量級），而且比標準的冶金級（MG）硅更加純凈。
“太陽能產(chǎn)業(yè)一直以來都依賴于高純度多晶硅，”CaliSolar（加州，Sunnyvale）的CEORoyJohnson這樣介紹，而他們公司則在太陽能電池中使用UMGSi。“通常的觀點是低純度的硅會導致效率的降低。”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，在過去幾年里，多晶硅的短缺和由此引發(fā)的高價格使得業(yè)界尤其關注硅的價格，而MGSi供應商則看到了這樣的商機，如果把一些材料轉變成UMGSi，那么就可以獲得非常好的市場和利潤。即便多晶硅的價格有所降低，他仍然相信市場上會有UMGSi的一席之地。
EvergreenSolar（馬薩諸塞州，Marlboro）采用條帶硅片——一種在兩條高溫燈絲之間生長條帶狀硅片材料的技術——可以成本降低，同時也降低了傳統(tǒng)硅錠生長和硅片切割時對硅材料的浪費。EvergreenSolar主管戰(zhàn)略和商務開發(fā)的副總裁RichardChleboski介紹，即便硅的價格有所降低，但條帶技術仍然可以保持對c-Si的絕對成本優(yōu)勢。
但像SunPower這樣的傳統(tǒng)的c-Si太陽能電池制造商占據(jù)著至少80%的太陽能市場，并且多晶硅供應商除了按照經(jīng)濟情況調整價格外，還在持續(xù)努力降低硅材料的成本。今年多晶硅價格跳水的一個原因就是供應和需求的巨大落差。從2004年開始，多晶硅供應商已經(jīng)看到了太陽能產(chǎn)業(yè)需求的增長，并且電池制造商無法獲得足夠的硅材料，這導致在2008年多晶硅價格的騰空而起，之后很多企業(yè)轉型進入多晶硅的生產(chǎn)，同時原有企業(yè)的產(chǎn)能也急速擴張，這都造成了今年多晶硅價格的跌落。
“現(xiàn)在還有數(shù)量巨大的多晶硅產(chǎn)能會接踵而至，”領先的多晶硅供應商HemlockSemiconductorGroup（密歇根州，Hemlock）的副總裁兼市場與銷售主管GaryHoman這樣介紹?；?SPAN lang=EN-US>Hemlock自身對市場的分析，該公司預測今年的多晶硅產(chǎn)能將突破10萬噸大關，而到2014年幾乎會達到27萬噸。就像Homan的評價那樣，“我們的工作保證了基于晶體硅的PV技術仍然是太陽能行業(yè)的最佳選擇。”
但Homan也警告說，整個行業(yè)必須注意，不能讓多晶硅的價格過低，否則將會導致再投資的止步，那樣整個行業(yè)又將會回到供應短缺的老路上。
對供應鏈上游部分的關注只是關于如何降低c-Si太陽能電池成本的討論的一部分。SVTCSolar（SanJose）負責商務開發(fā)的主管ModeratorSteveEmpedocles談到了太陽能制造的早期階段，“很多人員都認為，這只是令人激動的科學計劃，但永遠也無法實現(xiàn)大規(guī)模制造。”
SunPower成立于1985年，主要基于在斯坦福大學開發(fā)的太陽能技術，作為向軍用領域提供極高效率、極高價格（大約每瓦200美元）太陽能電池技術的專門供應商，已經(jīng)獲得了廣泛的聲譽。但該公司在2002年合并CypressSemiconductor之后卻遭遇到了融合危機，Swanson這樣介紹，后者主要是將半導體制造領域的專門知識應用到如何降低成本上。Swanson指出，Cypress的CEOT.J.Rodgers曾說過，PV產(chǎn)業(yè)最終會變成一場制造的競爭，而且具有最佳制造技術的公司將成為市場的領頭羊。
Swanson在他的主題演講中，詳細介紹了一些還需要改進的技術和制造領域。他說，其中一個使情況變得非常錯綜復雜的問題是技術選擇的可能性太多，因此很多方向都在并行前進——每個方向都有其獨特的整套設備和需求。“從設備的角度來看，這不是一個產(chǎn)業(yè)，而是五個。”
在硅片階段，業(yè)界正在轉向采用更薄的硅片和更細的線鋸切割線，這樣可以降低硅材料的消耗，同時也開始使用新的漿料，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，并且需要相應的測量方法來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，這需要提高自動化程度。“我們確實需要更穩(wěn)定的整套設備，”他補充說，并指出，目前太陽能工業(yè)所面臨的問題與上世紀七十年代早期的IC工業(yè)非常類似。
他還說，物流問題也不可小視。目前PV工業(yè)每年在運輸方面的花費是5億美元。如果該產(chǎn)業(yè)發(fā)展到500GW的程度，那么運輸?shù)某杀緦⑸仙郊s4千億美元——這會是目前DHL全球運輸銷售額的一半。
在上述所有領域，PV產(chǎn)業(yè)都在取得進展。在過去的20年里，整個行業(yè)增長了200倍，而使用的只是手工設備，Swanson回顧說。如今，各公司都在開發(fā)具有針對性的設備。在下一個20年仍將需要100倍的增長，相當于26%的年復合增長率。Swanson認為，這將是一個更可行的增長目標，但同時必須持續(xù)的降低成本。
