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关于单晶铸造的一点拙见

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太阳能组件

  • TA的每日心情
    奋斗
    2012-4-25 22:19
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    [LV.2]偶尔看看I

    [?]
    发表于 2011-11-17 03:40:26 |显示全部楼层
    ) y- z! s, P& Y8 T
    刚刚从波士顿参加完一个晶体硅技术会议后返回,处理完一堆事务后,再次打开SolarZoom,曾很多次在这个论坛上看到一些关于单晶铸造讨论的帖子,之后不由自主的想回复,但大多数还是最终放弃了;在波士顿见到了许多业界知名的研究者还有来自国内和台湾的父老乡亲,在谈论后感到许多自己以前的担心和疑虑终于得到验证,真的有些感叹!
    * o$ k+ s  M; S! m! ~8 i  W/ C
    在国内的学术圈也曾混迹了10多年,深谙创新的匮乏;去年在美国得知单晶铸造在国内风风火火,势要引领潮流,改变游戏规则,还洋人一眼色------其火热可真有“Game Changer”的架势。但凭自己的一点有限知识和经验,却不敢苟同,创新从来就是建立在深厚的技术基础和无数失败案例的高风险投资基础上,那时深深地担心国内很多的同仁这回真的可能要赌错了,要花钱买个大教训了。曾在几次拜访客户的过程中,也谈到了自己的担心,但现在看来,是有点不幸言中的无奈。深切希望我们从中能认识到技术的发展不是单单靠胆大、钱多、吹嘘就可以实现的。
    + C. j- Q; D2 s; X4 ^1 \
    好了言归正传。 籽晶外延的单晶铸造是这次研讨会的最重要主题,会议口头发表了不同研究组的相关的多个研究报告,分别来自于法国、德国、西班牙、挪威、日本、台湾和中国。与会人员最关心的一个问题就是想确定单晶铸造技术是否真的是一个可用的高品质低成本技术。
    * |" ~9 U9 M8 k4 h
    单晶铸造技术面临的普遍性的主要挑战是:
    * P% d+ s4 a5 y& a% x4 H
    1
    2 G9 u  B, \; Z3 a, O热冲击(Thermal shock issue),在籽晶外延的初始生长阶段,- H9 J& c" y% D0 X; _
    不同的研究组都确认了初始生长层的少子寿命非常低,这就使得被切掉的铸锭底层厚度大大增加,远高于正常的多晶铸锭(这一问题产生的原因仍不明确)
    * ~. d5 s" x- |6 y3 C* c
    2% r: g' N  p# V$ V6 b/ A/ U/ X
    高位错缺陷区(High dislocation issue),在铸锭中心区的单晶组织顶端,高密度的位错缺陷区也是一个普遍问题,但现在仍无法确认其产生原因,台湾的一位教授认为是铸造产生的多晶粒相对于直拉法单晶要远远容易产生位错滑移增殖。对于CZ单晶而言,产生第一个滑移是非常困难的。
      M4 V! `! Q5 m  ?7 n  j; m
    36 h9 X7 w5 d% O4 o1 M3 W# z- {* [
    籽晶层的重复利用问题(The reuse of cut seed layer issue)。
    : J: g$ \2 j" {% R5 t为降低成本,将底部的籽晶层切割下来重复利用是一种通常的方式,但研究发现其少子寿命随重复使用次数的增加急剧下降,, i7 }+ @7 {; X9 s7 a) j; O
    仅能有限的重复使用数次。

    % j0 b% O+ F! s1 C9 K7 i
    4( |* S9 |( }! P  R% O) q$ E
    低产率(Low yield),
    . i& s0 C* z' t: ]4 c7 C现有技术在不显著增加成本的前提下,获得大面积的可重复的单晶非常困难,平均仅能保证25块铸锭中的中心9块,加上底部和顶部的损耗,实际产率不理想。
    考虑到以上问题,我们可以大体上有个感觉,单晶铸造还不是一个Ready to Use 的低成本高品质的技术。仍需要很多的细致工作来发展和完善。
    再来说所成本,既然大多数尝试单晶铸造的硅片生产商对成本讳莫如深,我就从市场硅片价格角度来说说吧,若有任何不准确,欢迎指正。
    1)$ ]3 s2 o2 m) ]1 `
    现有籽晶法的单晶铸造,若在G5坩埚内长锭并若采用Cz单晶硅片,通常的籽晶厚度在20mm30mm,所以平铺满坩埚则需大约500mm700mm9.5寸单晶棒,相当于大概5070公斤单晶。现在通常的单晶加工成本在120160/公斤,而每公斤多晶铸锭的加工成本在4060/公斤。因此仅籽晶平摊到单晶铸造成本的上升大概就要在20/公斤,诸位可以估计一下成本上升有多少
    2)
    4 T, g2 A% J! }) i% A* w现在156单晶硅片的市场价大概2美元/片,多晶片1.5美元/片;单晶的平均转换效率在18.5%,多晶在16.5%,单晶铸锭的平均转换效率在17.5%,因此估计其合理的市场价格也就是在1.75美元/片,各位可以估计一下其相对一多晶利润上升有多少
    3)
    " m! P" w0 ?, d再用更简单的方式比较一下:每公斤晶锭可以大概切出差不多40156片,所以每公斤单晶和多晶切出来的硅片的销售差价大概在20美金,而每公斤的加工成本差别还远不到20美金,诸位看看哪个更有利润?
    言而总之,清者,请远离忽悠;浊者,总是要还的!
    % B" D! E8 w% n4 A! ^/ L. l7 }
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    2012-7-31 12:29
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    [LV.3]偶尔看看II

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    发表于 2011-11-17 08:15:08 |显示全部楼层
    谢谢分享。做出铸造单晶的公司很多家了,目前关心的就是如何能稳定住工艺,做到量产。
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  • TA的每日心情
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    2014-9-28 09:34
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    [LV.5]常住居民I

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    发表于 2011-11-17 08:40:24 |显示全部楼层
    楼主言之有理,其实现在很多人都明白,但还是继续上马,搞宣传,没办法啊
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    光伏离网系统

  • TA的每日心情
    郁闷
    2012-11-20 08:44
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    [LV.2]偶尔看看I

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    发表于 2011-11-17 09:01:12 |显示全部楼层
    牛,好资料...
    [发帖际遇]:时光蜗牛 捡了钱没交公 威望 降了 2 .
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    郁闷
    2012-11-20 08:44
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    [LV.2]偶尔看看I

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    发表于 2011-11-17 09:01:33 |显示全部楼层
    不能这样啊...
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2012-10-27 11:03
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    [LV.3]偶尔看看II

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    发表于 2011-11-17 09:16:24 |显示全部楼层
    国内大环境就这样,没有办法
    0 o' @* L2 r4 ?
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    发表于 2011-11-17 10:11:59 |显示全部楼层
    数据太不准确,有点刻意夸大类单晶成本的嫌疑
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    2012-7-5 15:15
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2011-11-17 10:24:55 |显示全部楼层
    谢谢楼主分享!;强
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    发表于 2011-11-17 10:26:23 |显示全部楼层
    做出来可以!10炉能够出来6-8炉不错的!
    * O1 ^# p' w" u9 A2 e但要工业化生产还有路要走!
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    发表于 2011-11-17 10:28:11 |显示全部楼层
    感谢分享,..........0 l' V: G+ [# X
    个人判断,铸造单晶将在6个月内在部分公司成为主要产品;
    0 m( ?  b; h! i1 z; N1 |* P数据方面,铸造单晶将能达到18%的平均转换率,明年底达到18.5%
    [发帖际遇]:一个袋子砸在了 polytechs 头上,polytechs 赚了 1 金币.
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    多晶硅

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    发表于 2011-11-17 10:29:55 |显示全部楼层
    对啊 实际上很多企业单晶铸造都不敢量产了!
    [发帖际遇]:一个袋子砸在了 maria_zhang 头上,maria_zhang 赚了 1 金币.
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    2012-7-5 15:15
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2011-11-17 10:31:58 |显示全部楼层
    楼主能否解释下:每公斤晶锭可以大概切出差不多40片156片,所以每公斤单晶和多晶切出来的硅片的销售差价大概在20美金,而每公斤的加工成本差别还远不到20美金,9 v# T7 @4 z* ]" {5 ~; _

    . \4 S7 `1 f! q/ u2 V+ S这里的单晶是指CZ还是准单晶呢?如果是准单晶,销售差价20美金,加工成本远不到20,那不是还是很划算的吗?请教!
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    多晶硅

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    发表于 2011-11-17 10:47:19 |显示全部楼层
    肯定是CZ单晶了!
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2012-11-7 10:30
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    [LV.2]偶尔看看I

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    发表于 2011-11-17 11:06:13 |显示全部楼层
    楼主是做技术的吗?严重怀疑。& X% E9 O5 ?2 c* v( {
    1、底部红区多是因为底部析杂能力差点,造成K>1的杂质分布没有普通多晶分布的那么集中,所以红区大,) Y9 j) g4 K9 o. D/ P4 h7 e
    2、个人计算每公斤成本增加的16.8元人民币/kg(注意:不用的籽晶还可以当普通硅料用)& h  q+ u6 a5 T5 v$ k0 ]
    3、即使是20元/kg,销售成本LZ计算的可是20美元啊!!利润增加多少?20*6.3-20=106元哦。这还不让人疯狂??其实实际每片能贵4-6毛人民币,利润还是很乐观的有个10块左右。
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    硅片

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    发表于 2011-11-17 12:32:48 |显示全部楼层
    这是目前我在本论坛上,对铸造单晶存在问题最深刻的思考,我也在2个月前提出过类似的问题,楼主的问题其实早已经解决,因为此技术是目前生产大直径、低缺陷的主流技术之一,成熟于10年前,关键是你能否找到合适的热场,有合适的热场和精确的工艺控制,这都不是问题。 欢迎楼主来150245333群进一步探讨!
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    金属硅

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    发表于 2011-11-17 15:08:51 |显示全部楼层
    支持一下
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    2012-4-25 22:19
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    发表于 2011-11-17 22:53:42 |显示全部楼层
    回复 martinli 的帖子
    / X2 \: r1 @& `# g8 B( g1 g
    7 a! P. M5 }* F6 O& S- kMartinli, 谢谢你的关注!
    3 r, x; C3 C3 A* D3 G2 E
    ) b* y% ?, P* M) W% p首先,我是从事技术工作,可能比较愚笨,所以让你见笑,望见谅!3 Q/ I' O* r* R" v: e0 L: G

    ! q: _( L) R9 B" U: t+ f关于杂质元素的溶质分配系数K,据我所知,除去氧元素(0.25~1.25)外,其他基本上都是小于1的。如果是氧的富集造成底部红区大的原因,你可否有实验数据支持?我所知的实验数据并不能支持这个结论。! W4 O+ n/ a+ c* t6 ^1 ^
    7 s; B5 @$ X  Q5 ?) l" W
    关于成本,请再浏览一下我的帖子,我的估计是20元/公斤,不是美元,与你的16.8元/公斤相差不是很远。可能我帖子后期以美元为单位造成了你的误解,因为在写帖子后部分时我是参考硅片的美元价格。见谅!
    ( v( u3 `% p' u7 a5 u+ O
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    发表于 2011-11-17 22:57:13 |显示全部楼层
    回复 甲硅烷 的帖子
    2 o7 F5 I8 M" A: {
    + c, }* n* H0 i8 v6 e, U8 u你好!没有写清楚,望包涵!是指的CZ单晶,谢谢!
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    发表于 2011-11-17 23:28:28 |显示全部楼层
    回复 jxdaaa 的帖子7 W! b% G* r7 o( {1 o: B% }
    $ m) |* w; B) q2 t% N* x
    Jxdaaa,你说的我很同意,我的分析是基于现有市场上设备配置谈的。好的热系统可以很大程度上改善这些问题,但依我的拙见,在真正商业化生产中,其成本及控制的复杂度都要增加,在以后追求高效电池片的市场竞争中,其品质上升的空间与成本改善的时间还是有很多路要走的,市场会给它这个机会吗?这个问题一直在困扰着我。: a- T1 e% m2 u9 R& b4 K4 v

    . `$ U. j% |* T# z% E想起了一句话“没有金刚钻,别揽瓷器活”。就是想说甚样的设备出甚样的产品。复杂的精确的多参数控制是高品质的保证,现在铸锭设备有限的控制能力能经济的量产平均转化效率18%以上的铸锭,鄙人愚钝,还是很怀疑的。# B: f& c8 u* @% g  M3 K

    # ?- u9 S* g' A' U0 Q, k敢问 可有人敢说G5 25块出9块单晶,G6 36块出16块单晶的经济效益比正常的多晶铸锭划算?
    1 }2 M1 U7 l4 s
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    [LV.2]偶尔看看I

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    发表于 2011-11-17 23:39:36 |显示全部楼层
    回复 wyahoop 的帖子
    , a$ J) x5 `! N8 d3 V' y0 C8 f
    8 E4 i2 Z- D, H7 E2 `# k0 d0 S若君有更好的数据分享,洗耳恭听,不甚感激!澄清一点,鄙人不是从事铸锭生产的,无意获取数据从事竞争。( h! {# n" y* `
    [发帖际遇]:一个袋子砸在了 lelenwpu 头上,lelenwpu 赚了 2 金币.
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