产业背景
l 2007年中国以1088MW的产量首次超过欧洲及日本成为世界第一大太阳能电池生产国；
l 世界前15大太阳能电池生产商中中国就占了1/3；
l 国内多晶硅材料紧缺状况不改,2007年90%以上仍依赖进口；
l 多晶硅片及多晶电池生产增速远超单晶；
l 国产装备在电池及组件制造环节提供了强力支撑,正开始进入硅材料加工环节。
中国(大陆)太阳能电池产能/产量
图１－７
注:07年产量数据来源于中国光伏产业发展研究报告
全球前15位太阳能电池生产商 单位:MW 数据来源:PV News
|
排 名 |
公司 / 国家 |
2006产量 |
2007产量 / 产能 / 增长率 |
2008产能 |
|
1 |
Q-Cells / 德国 |
253 |
389/516/53.8% |
925 |
|
2 |
SHARP / 日本 |
434 |
363/710/ -16.4% |
710 |
|
3 |
无锡尚德 / 中国 |
158 |
327/541/107% |
1000 |
|
4 |
Kyocera / 日本 |
180 |
207/240/15% |
300 |
|
5 |
First Solar / 美国 |
60 |
207/308/245% |
323 |
|
6 |
台湾茂迪 / 中国 |
102 |
196/240/92.2% |
400 |
|
7 |
Sanyo / 日本 |
155 |
165/265/6.5% |
350 |
|
8 |
SunPpwer / USA-Phi. |
63 |
150/214/138% |
414 |
|
9 |
保定英利 / 中国 |
35 |
143/200/308.6% |
400 |
|
10 |
SolsrWorld. ./ 德国 |
86 |
130/205/51.2% |
260 |
|
11 |
Mitsubishi / 日本 |
111 |
121/150/9% |
150 |
|
12 |
BP-Solar / USA-UK |
86 |
102/130/18.6% |
130 |
|
13 |
河北晶澳 / 中国 |
25 |
113/175/352% |
425 |
|
14 |
江苏林洋 / 中国 |
25 |
88/240/252% |
360 |
|
15 |
Isofoton / 西班牙 |
61 |
85/135/39.3% |
180 |
|
|
其它 |
640 |
948/1908/48% |
3922 |
|
|
总计 |
2474 |
3733 |
10249 |
我国多晶硅锭生产增速远超单晶
图8
我国单晶硅棒/多晶硅锭生产情况(单位:吨)
越来越多国产装备的成熟,大大降低了中国光伏企业的投资及生产成本。
图9～14
多晶硅片加工流程及装备（图15）
多晶硅片生产相关设备
图16、17
多晶硅铸锭工艺流程
图18
多晶硅铸锭炉设计原理
通过定向凝固块底部进行单向散热，在液固界面处形成竖直的、大于0的温度梯度，形成柱状晶
图19
国内多晶硅铸锭装备面临的机遇
1.国内多晶硅片市场空前放大，对设备的需求大增
● 多晶电池产能急剧增加；
● 硅片向大尺寸发展，多晶硅片成本优势显露；
● 多晶硅电池技术逐渐成熟，更多企业进入；
● 为国外厂商代工。
2.国内多晶硅片加工的成本优势明显
● 电费、土地、税收等优惠；
● 劳动力；
● 厂房投资；
● 规模化生产（LDK、辉煌硅…）；
● 国产设备替代。
3.多晶铸锭设备及工艺技术瓶颈逐渐突破
● 规模越来越大；
● 厂家越来越多；
● 交流越来越广；
● 理解越来越透； [JF:Page]
多晶硅制备的优势
|
制造方法 性能 |
FZ（区熔单晶） |
CZ（直拉单晶） |
DS（定向凝固铸造多晶） |
|
单炉产量（Kg） |
50—100 |
50—100 |
240—450 |
|
生长速率（Kg/h） |
4 |
﹥1.5 |
﹥12 |
|
能耗（kWh/Kg） |
30 |
18～40 |
8～15 |
|
转换效率 |
18～24 |
15～20 |
14～18 |
|
生产成本 |
最高 |
高 |
低（较单晶低30%） |
|
提纯效果 |
|
好 |
最好 |
|
对硅料的要求 |
特殊 |
一般 |
几乎所有均可 |
|
产出 |
|
高 |
最高 |
|
自动化 |
|
高 |
最高 |
|
劳动力需求 |
|
低 |
最低 |
|
硅片尺寸 |
|
目前125X125 将来156X156 |
目前156X156 将来210X210 |
国内多晶硅铸锭装备的技术进步
1.多晶硅片生产
● 2003年10月国内第一条铸锭线在保定英利建成；
● 2006年4月LDK项目投产，百兆瓦级规模生产启动；
● 尚德、林洋、CSI ……多晶电池量产。
相应装备情况
● 在用铸锭设备大多从国外引进（GT-Solar、 ALD）；
● 配套的坩埚喷涂设备及烧结设备开始被国产替代；
● 破锭机和多线切割机全部从国外进口；
● 国内铸锭炉保有量﹥400台,年加工能力﹥17000吨；
● 国内上规模的多晶硅片生产企业达9家。
2.国际多晶硅铸锭装备厂家
● GT—Solar：进入国内最早，保有量最大，450kg/炉；
● ALD Vacuum Technologies GmbH：400kg设备已供应市场，开始批量进入国内；
● Crystallox Limited：275kg/炉；
● Scanwafer：可同时生产四锭(800~1000kg)/炉，专利产品，不对外销售；
● ECM:三温区设计，硅料再利用率高。
3.国内多晶硅铸锭装备现状
● 铸锭炉研发厂家近10家，多为原电池及单晶设备厂；
● 2007年240kg设备已有三家研制成功开始进入市场，450kg设备样机已面世，有待大生产验证；
● 大多从消化吸收起步，部分已开始创新；
● 性价比高，如若加热器及高温耐材能够国产，有进一步提高的潜力；
● 配套的4个/炉的坩埚烧结炉已批量应用，6个/炉的设备开发成功；坩埚喷涂设备也已进入生产线。
技术发展
● 2002年，30~50kg的小型浇铸炉研发；
● 2004年，100kg试验型热交换型铸锭炉研发；
● 2007年，240kg大生产型定向凝固炉研发成功并推向市场。
目前技术水平
● 整体技术水平与国外相差1~2年，创新能力有待加强；
● 热场设计等单元技术取得突破，对工艺的研究尚显不足；
● 在加热器、隔热笼、真空系统、安全性、节能及工艺控制软件设计等方面有新颖之处。
4.技术进步
提高晶锭品质
● 方便形成垂直温度梯度的热场设计技术:实现快速晶体生长；
● 隔热笼同步提升技术，保证垂直方向散热，固液界面水平，提高多晶锭品质。[JF:Page]
图20
节能、降低维护成本
● 独有生长期维持副泵设计，大大降低真空系统能耗，延长主泵寿命，减少使用维护成本；
● 石墨与铜电极异质材料连接技术，提高加热器寿命；
● 固化碳毡错位连接设计，减少热损耗、节能。
图21
安全防护设计
● 四重防硅液泄漏安全防护技术，确保使用人员及设备安全；
● 断电、断偶智能紧急处理程序，更适应国内使用环境。
装备能力
● 240kg产品批量供货，450kg产品预计下半年可交付；
● 领先企业具备设备和工艺的整体解决方案能力；
● 多具有丰富的光伏装备制造经验，替代进口趋势明显；
● 年供货能力远超国外厂商，供货周期大大缩短；
● 快捷方便的本土技术服务，充足的零配件供应；
● 量产后应用反馈周期缩短，改进提高加速。
5.存在的问题
● 工业基础限制了设备的国产化率，高纯石墨、高温耐火材料及泵等进口增加了设备成本；
● 工艺研究的不足影响后续产品技术性能的提高；
● 厂家跟风者多，创新者少；
● 还未得到业内像对国产电池设备那样的认知度。
6.铸锭设备的发展
● 提高单炉加工重量，降低单位生产成本；
● 优化改进工艺，提高产能、合格率及硅锭质量；
● 改进温区设计，提高原料回收及利用率；
● 节能，降低单位生产成本。
结 语
光伏产业是制造业，中国优势明显！光伏产业的竞争是成本的竞争，国产装备优良的性价比是中国企业竞争的利器，也是国内企业的必然选择。背靠全球最大的应用市场，国产多晶硅铸锭设备将随产业的发展飞速增长，国内设备厂家的竞争将充分展开，其结果将使性能进一步提高，成本逐步下降，产业将广为受益。
大口径光学反射镜的制造过程
如果把光学望远镜比作人类的“千里眼”，那么光学望远镜中的主反射镜就可以称之为“眼角膜”。主反射镜的口径越大就意味着光学望远镜的空间分辨率就会越高。通俗的说就是会....
07-30
- 政策法规
- 光电知识
- 产权标准
