“不管是對于一個企業(yè)還是某個行業(yè)來說，技術(shù)永遠是壓倉石，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)國家重點實驗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。
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)這個事實不改變，那么金剛線切割工藝就不會被取代。”
事實上，“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，而當時適用于多晶硅片的黑硅技術(shù)并沒有達到產(chǎn)業(yè)化成熟標準，直至2017年左右，多晶才慢慢開始轉(zhuǎn)向金剛線切割。“當企業(yè)將金剛線切割技術(shù)運用在多晶上，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，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)希望達到的“平價上網(wǎng)，降本增效”目標來說，實為一個好消息。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，由于降低了有機物的引入，污水處理成本也會相應(yīng)降低，且運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)”的終極目標來說，性價比是核心、是王道。“追逐性價比的過程其實就是各企業(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，與會專家認為，除了薄片化，金剛線切割還將往細線化及提升切割機設(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)做細線是因為可以增加出片率，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，“而細線化作為金剛線切割得天獨厚的特點之一，是一定要持續(xù)做下去的。”
余明則表示，線拉得越細，對斷線率、抗拉強度等指標挑戰(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)實性問題。一味地追求更細的線，最終成本不一定能降下來。”
值得一提的是，細線化所涉及的并不只是線的問題，在切割機設(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，以保證細顆粒的切割能力，這同時會帶動裝機量的提高。“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)展自動化則有助實現(xiàn)這一塊成本的降低。”
余明也認為，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。
“目前確實存在工程師數(shù)量減少后，優(yōu)良率指標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+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，從截斷機到切片機逐漸實現(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。最后利用機械學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)控制實施一體化，以達到智能化車間的目標。“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)計在不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上，未來10臺便可以達到該產(chǎn)能。”
而說到自動化與智能化未來實施路徑，與會技術(shù)專家均表示，人工干預(yù)和機器自主學(xué)習(xí)的方式要并舉，堅持兩條腿走路。
