硅片前端切割成為光伏企業(yè)的發(fā)力點(diǎn)

“不管是對于一個企業(yè)還是某個行業(yè)來說，技術(shù)永遠(yuǎn)是壓倉石，只要技術(shù)往前發(fā)展，那么任何困難都能克服。”國家光伏材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任宋登元近日在“2018PVTD金剛線時代——晶硅降本提效工藝優(yōu)化研討會”上表示。

“531新政”讓中國光伏企業(yè)陷入了各環(huán)節(jié)產(chǎn)品價格一降再降的尷尬中。在經(jīng)歷了產(chǎn)能過剩及市場下行的打擊后，光伏企業(yè)紛紛將技術(shù)研發(fā)的戰(zhàn)略重點(diǎn)回歸到“降本提效”之上。硅片前端切割部分，成為了光伏企業(yè)的發(fā)力點(diǎn)。

前端降本新途徑

“從未來發(fā)展趨勢上看，5-10年內(nèi)晶硅仍是材料主流。”保利協(xié)鑫切片事業(yè)部副總裁金善明告訴記者，“只要一定時期內(nèi)這個事實(shí)不改變，那么金剛線切割工藝就不會被取代。”

事實(shí)上，“金剛線時代”的提法，是去年才剛出現(xiàn)的。2014年，金剛線工藝率先在國內(nèi)單晶企業(yè)普及，而當(dāng)時適用于多晶硅片的黑硅技術(shù)并沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)化成熟標(biāo)準(zhǔn)，直至2017年左右，多晶才慢慢開始轉(zhuǎn)向金剛線切割。“當(dāng)企業(yè)將金剛線切割技術(shù)運(yùn)用在多晶上，才算是有了‘金剛線時代’。” 金善明說。

但是，據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，2017年，光伏產(chǎn)業(yè)硅片端仍是以傳統(tǒng)的砂漿切割為主。在去年納入統(tǒng)計(jì)的38家硅片企業(yè)的多晶硅片產(chǎn)量中，金剛線切割占37.5%。中國光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會秘書長王勃華說：“2018年上半年硅片企業(yè)將迎來切割設(shè)備的大規(guī)模更新?lián)Q代，預(yù)計(jì)今年金剛線切割將成為多晶硅切片的主流工藝。”

這對于光伏產(chǎn)業(yè)希望達(dá)到的“平價上網(wǎng)，降本增效”目標(biāo)來說，實(shí)為一個好消息。據(jù)業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員介紹，相對于傳統(tǒng)砂漿切割，金剛線切割有明顯優(yōu)勢。一方面，金剛線切割可以使硅耗至少降低18%，迅速將1元有余的切割成本降至0.6元-0.7元，降幅達(dá)30%以上。另一方面，金剛線工藝還能降低能耗，更加綠色環(huán)保。企業(yè)日均生產(chǎn)用電量可減少1500-1700度，水耗減少逾6噸。同時，由于降低了有機(jī)物的引入，污水處理成本也會相應(yīng)降低，且運(yùn)用金剛線工藝切割技術(shù)的硅片，表面損傷淺，便于清洗。

三駕馬車促發(fā)展

保利協(xié)鑫副總裁呂錦標(biāo)此前曾表示，金剛線切割的最大優(yōu)勢在于性價比，只需要花費(fèi)很少的改造成本就可以大比例提升產(chǎn)能，從而提升競爭力，對全產(chǎn)業(yè)鏈都有利。而本次研討會上，金善明再次指出，對“降本提效，平價上網(wǎng)”的終極目標(biāo)來說，性價比是核心、是王道。“追逐性價比的過程其實(shí)就是各企業(yè)在降本的路途上賽跑。所以，即使金剛線技術(shù)短期內(nèi)完全取代了砂漿切割，也不并等于這件事情結(jié)束了。金剛線切割還存在很大的進(jìn)步空間。”

“隨著金剛線切割逐步推廣，配合一些電池方案上的變化，薄片化是未來發(fā)展的必然趨勢。”金善明說，“現(xiàn)在我們有占比30%-40%的180微米多晶產(chǎn)品，170微米的也在做。單晶在這方面相對走得更遠(yuǎn)一些。”

“目前，單晶N型可以做到140微米，成本大概維持在4毛左右。”青島高測科技切割研發(fā)測試中心經(jīng)理刑旭表示。

同時，與會專家認(rèn)為，除了薄片化，金剛線切割還將往細(xì)線化及提升切割機(jī)設(shè)備性能這兩個方向發(fā)展，三駕馬車共促發(fā)展。

浙江昱輝陽光能源有限公司硅片事業(yè)部總監(jiān)余明說：“企業(yè)做細(xì)線是因?yàn)榭梢栽黾映銎?，降低硅耗量，減少成本投入。”

但是，由于線的磨損率過高，目前在細(xì)線化方面遇到了一些阻礙。“目前切割單晶在50-60微米，多晶基本維持在60微米，還能往下走多少誰也不知道。”金善明對記者說，“而細(xì)線化作為金剛線切割得天獨(dú)厚的特點(diǎn)之一，是一定要持續(xù)做下去的。”

余明則表示，線拉得越細(xì)，對斷線率、抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)挑戰(zhàn)越大。“有企業(yè)說能做到10-20微米，甚至幾微米。這個想法很好，但是如果要大批量生產(chǎn)，還是要面對現(xiàn)實(shí)性問題。一味地追求更細(xì)的線，最終成本不一定能降下來。”

值得一提的是，細(xì)線化所涉及的并不只是線的問題，在切割機(jī)設(shè)備方面需要有相應(yīng)支撐，比如提高功率、穩(wěn)定性、精度、速度等，以保證細(xì)顆粒的切割能力，這同時會帶動裝機(jī)量的提高。“這和打游戲是一個道理，‘武器裝備’非常重要。”余明說。

智能化的期許

由于金剛線切割工藝對技術(shù)操作要求高，也導(dǎo)致該行業(yè)人工成本居高不下。“特別是華東地區(qū)人工成本非常高，切片工的月薪都炒到了1萬元以上。”刑旭無奈地說，“而發(fā)展自動化則有助實(shí)現(xiàn)這一塊成本的降低。”

余明也認(rèn)為，自動化和智能化代替人工操作是未來大趨勢。

多位企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，現(xiàn)今組件端很多企業(yè)已有無人工廠，而前端硅料加工的發(fā)展相對落后一些，但是相信未來形勢會更好。

“目前確實(shí)存在工程師數(shù)量減少后，優(yōu)良率指標(biāo)下降且斷裂明顯上升的情況。”刑旭說，“但是我們希望通過‘金剛線+切片機(jī)+智能化’相結(jié)合的工藝，為切割硅片的成本降低做有效的技術(shù)支撐。”

刑旭指出，智能化工廠的建設(shè)要先從設(shè)備層入手，提高設(shè)備性能，從截?cái)鄼C(jī)到切片機(jī)逐漸實(shí)現(xiàn)自動化，隨后將這些自動化組串起來，再通過采集層做數(shù)據(jù)采集。最后利用機(jī)械學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)控制實(shí)施一體化，以達(dá)到智能化車間的目標(biāo)。“最近，我們推出了新型設(shè)備，具有高線速、高臺速等功能，可大幅提高產(chǎn)能。容量為1GW的切片廠，已從早前的40臺降低到15臺-16臺。預(yù)計(jì)在不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上，未來10臺便可以達(dá)到該產(chǎn)能。”

而說到自動化與智能化未來實(shí)施路徑，與會技術(shù)專家均表示，人工干預(yù)和機(jī)器自主學(xué)習(xí)的方式要并舉，堅(jiān)持兩條腿走路。