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行业动态

隆基股份的发展之路

更新时间:2020-03-28 10:46      阅读:

大家都知道隆基现在是毋庸置疑的单晶硅片龙头老大,可又有多少人知道,隆基为了赢得今日单晶龙头的位置,经历过怎样艰难而又具有远见的抉择!为了生存下来,在技术上做出多少努力,为光伏行业的发展,做出了多大贡献!

 

一、隆基的抉择

 

在光伏行业,单晶硅的历史比多晶铸锭更悠久,在半导体时代单晶甚至是一度占据主导地位。但事情却在2004年-2005年间发生了巨变。

 

  2005年,德国可再生能源法的通过,引发了光伏产业的发展热潮,巨大的需求让光伏大多转向了尽管品质稍差,但扩张更快、门槛更低的多晶路线。这一时期,大量投资进入光伏产业,基本都选择了多晶方向。

 

  此时,隆基股份创始人李振国已经干了十多年的单晶,他自己的公司已经注册成立了四五年(隆基股份的前身,注册资本50万元),但规模很小。而当时,光伏行业典型代表企业无锡尚德,已经成为巨头型企业,并在当年年底成功在纽交所上市。

 

  单晶还是多晶?在当时的市场环境下,在技术路线的选择上,隆基也并非没有摇摆过。

 

  2006年,公司进行了长达半年的研究讨论,对薄膜、单晶、多晶、物理硅、聚光等技术路线进行了深入研究,最终得出的结论是,单晶技术路线才是未来度电成本能够降到最低的技术路线。这一结论最终坚定了隆基的路线选择。

 

  在当时,由于单晶技术的成本远远高于多晶技术,绝大多数的企业都选择了后者,隆基选定的方向几乎可以说是“逆流而行”。但如今看来,这其实是非常明智和超前的选择,10年种下的种子一步步的生下根、发了芽。

 

  从此以后,隆基坚定的选择了在单晶这条路线深耕,专注到近乎偏执,偏执到“一条道走到黑”:

 

  2006年12月,隆基成立宁夏公司,致力于单晶硅棒的研发和制造,是公司重要的研发和制造基地;

 

  2007年9月,宁夏隆基一期1000吨单晶硅棒项目建成;

 

  2009年11月,西安隆基一期350MW吨单晶硅片项目建成;

 

  2011年1月,银川隆基一期项目建成,投产单晶硅棒产能达到3000吨。12月,无锡隆基一期项目建成,单晶硅片产能达到600MW;

 

  2012年10月,西安隆基完成扩产,硅片产能突破1GW。2012年12月,宁夏隆基二期项目建成,单晶硅棒产能达到8000吨。

 

  2013年10月,隆基公司硅片年度出货量突破1GW。在这一年,隆基的单晶硅片出货量站上了全球第一的位置。用了7年的坚持和专注,隆基一路狂奔,最终成长成为了当之无愧的单晶之王。

 

2018年,隆基的产能将超过25GW。

 

单晶从2015年的低谷,到现在单晶硅片的供不应求,给多晶造成巨大的压力,都离不开隆基的身影,那么隆基是怎么做到呢?

 

二、领先的拉晶技术

 

隆基的拉晶技术,也是遥遥领先。大装料、高拉速、多次拉晶等新工艺及配套的装备改良技术,以及一些新材料及自动控制系统的引入大大降低了隆基的拉晶成本。叠加这些技术,有助于隆基拉棒直追多晶铸锭的成本。以下为这些技术简介:

 

 大装料。从投料量来看,多晶铸锭炉一次投料量从早期的200kg逐步增加到800-1500kg,而拉晶单炉投料量目前只增加到200-300kg,与多晶投料规模存在差距,造成多晶铸锭环节相对于单晶长晶环节成本较低,这是目前多晶硅片成本相对较低的主因。因此,设计采用更大尺寸的热场增加投料量,有助于缩小单多晶之间的成本差异。RCZ技术(多次装料拉晶技术)已从研发阶段进入大规模推广应用阶段;CCZ技术(连续拉晶技术)已经从研发阶段向小试阶段过渡。这两项技术的推广应用,将缩小单多晶生长环节在装料量方面的差距。

 

高拉速。CZ法拉晶降低成本的有效手段之一是提高长晶速度,增加硅棒单位时间产出。目前,单晶拉速已从几年前的0.6mm/min提高到1.2mm/min以上,先进企业甚至实现了更高拉速。由于改善了晶体热历史,高拉速还能带来品质上的好处。

 

 多次拉晶。多次拉晶工艺是在传统的一炉拉一根晶棒工艺基础上,拉完第一根后,通过二次加料工艺向坩埚内重新装料,进而拉制第二、第三甚至更多根晶棒的过程。这种工艺减少了停、拆炉时间,从而降低了分摊到每公斤晶棒的拉晶时间和坩埚成本,能源利用率也提高。

 

新材料的使用。拉晶使用的非硅原辅材占整个成本的30%左右,因此,提高非硅原辅材的使用寿命是降低拉晶成本的又一个重要手段。比如,使用碳碳复合材料可有效提高热场使用炉数,采用新型热场保温材料可有效降低电保成本,而坩埚涂层技术的应用则能够大幅延长坩埚使用寿命,更好地适应多次拉晶。

 

自动化与智能化。采用自动化、智能化手段控制单晶炉以减少长晶过程人为干预,提高成晶率正在成为未来技术发展趋势。逐步实现的车间“无人化”操作将很大程度上改变单晶生产模式,提高有效产能并大幅减少用工数量,提高晶体生长过程的一致性。

 

低衰减单晶。通过单晶硅片品质提升和电池端工艺优化,单晶已基本解决了初始衰减问题,并愿意向全行业公开该项技术。

 

三、率先推广金刚线切片技术,并主导金刚线供应商良性竞争

 

为了降低切片成本,隆基率先将金刚线切片技术全面量产,大大降低了切片成本,给竞争对手造成了巨大的压力;为了不受日本中村等进口金刚线供应商掣肘,隆基一直在培养国内金刚线供应商,并让他们进行良性竞争,不断细化金刚线直径,不断降低切片成本。据说国内有一家金刚线供应商其50微米金刚线已经实验成功。

 

可以说,隆基最早在行业推动金刚线切片技术应用,培育了国内供应链企业,支持了全行业金刚线切割技术的推广,此一项技术的推广,每年可为光伏行业节约成本120亿元。

 

金刚线切片的优势简介:

 

大切速。传统的砂浆钢线切割是通过高速运动的钢线带动掺在切割液中的碳化硅游离颗粒磨刻硅棒,切割形成硅片,通常切速仅有0.4mm/min。金刚线切割是在钢线表面利用电镀或树脂层固定金刚石颗粒,切割过程中金刚石运动速度与钢线速度一致,其切割能力相比传统的游离切割有大幅提升,因而可采用1.0mm/min甚至1.2mm/min以上的大切速,切割效率可大幅度提升2-3倍以上。以8吋硅棒为例,传统砂浆切割一刀需要10小时左右,而金刚线切割只需4小时,先进企业甚至可做到3小时以下,带来设备折旧和人工成本的大幅度下降。

 

降线耗。相对于传统砂浆钢线切割技术耗材价格已逼近成本线,当前,金刚线耗材成本占切片环节的非硅成本超过50%,主要在于金刚线量产初期的价格虚高和技术应用初期的工艺用线量偏多。随着金刚线制作技术的普及和行业竞争,价格预计会以每年20%的速度下降。与此同时,金刚线切片技术的发展,单片硅片耗线量也在成倍下降,由原先的3米/片已经降到现在的1.5米/片,预计未来会下降到0.8米/片以下。

 

金刚线切割细线化。传统的砂浆钢线切割过程中,游离态的碳化硅颗粒在磨刻硅棒的同时也在磨刻钢线,造成钢线极大磨损,因而细线化非常困难。金刚线切割由于金刚石颗粒固结在钢线表面,切割过程中金刚石运动速度与钢线一致,金刚石颗粒不会对钢线造成伤害,其切割能力也相比传统游离切割有大幅提升,这给细线化提供了可能。数据测算显示,金刚线径每下降10um,单片硅成本下降约0.15元、产能提升约4%,可见降成本空间巨大。近年来,金刚线基本以每年10-20um的速度在细线化。

 

金刚线切割薄片化。薄片化可大幅提高每公斤单晶出片率、提升切片产能,价值贡献巨大,可为不远将来单多晶硅片成本逆转提供有力支撑。而且硅片越薄柔性越好,可降低太阳能硅片对安装环境的要求,不仅适用于分布式及地面电站,还可安装在复杂物体表面,如无人机翼上,扩大单晶组件的应用范围。单晶所具备的薄片化切割优势正在逐步转化为产业需求。

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