NexWafe表示,其EpiNex太阳能硅片在商用M6异质结(HJT)电池生产线上达到了24.4%的转换效率,这意味着其性能与传统的Czochralski(CZ)硅片相当。
NexWafe采用直接的“气体到硅片”外延技术,通过化学气相沉积在晶体基板上生长硅晶体结构。这种方法与常见的CZ硅片不同,后者是通过在石英坩埚中熔炼硅锭并切割成薄片生产的。
NexWafe在声明中表示,这一效率成果“验证了其直接气体到硅片的工艺作为传统CZ硅片的无缝替代方案”。
此外,NexWafe还声称,这一工艺相比CZ生产方法能够实现“显著的成本节约”。
外延生长工艺省去了切割硅片的步骤,即无需将多晶硅锭切割成单个硅片。NexWafe首席执行官Davor Sutija向《PV Tech》表示:“不进行切割,就不需要在电池生产过程中去除切割造成的损伤刻蚀。因此,我们仅通过跳过这一环节,就减少了5-7%的常规电池生产成本。”
他还提到,这一工艺还避免了切割多晶硅锭时产生的材料浪费(即硅屑)。NexWafe指出:“传统CZ技术由于硅损失,导致材料浪费达到50%,而EpiNex将浪费降低到了不到10%,主要通过消除线锯切割损失。”
Sutija表示,外延生长工艺使NexWafe能够生产比CZ硅片更薄、更光滑的硅片。这两个物理特性对于发展空间太阳能光伏和下一代串联太阳能技术至关重要。
更薄(也就是更轻)的硅片具有更高的功率重量比,这对于低地球轨道的卫星建设非常重要。NexWafe表示,其已开发出“超薄70微米电池”,非常适合空间应用。
对于大多数太阳能行业来说,更为紧迫的是,NexWafe的更光滑产品,正因为没有经过切割,可以为钙钛矿-硅串联太阳能产品的低成本生产打开大门。
Sutija表示:“我们的外延表面粗糙度可以低至10纳米,而即使是CZ工艺中最好的刻蚀表面,其粗糙度也是其10倍。”
他解释说:“许多新技术,如钙钛矿串联,需要在相对较大的硅片上完美覆盖一层聚合物薄膜。”公司更光滑的产品可以使这一过程更加顺利,并且可以在更大规模上实现。
多元化供应链
NexWafe美国业务发展副总裁Jonathan Pickering告诉《PV Tech》:“我们正处在一个各公司都在大力推进硅片厚度的时代。CZ硅片技术是在1980和1990年代开发的,现在已经面临瓶颈。要把硅片做得更薄非常困难,因为你无法将线锯做得更细,否则就会断裂,而且你基本上是在浪费一半的材料。”
他补充说:“中国公司在扩大CZ技术方面做得非常出色,努力将每一分钱的成本都压低,但从根本上来说,它是非常昂贵的。你必须把硅加热到1410摄氏度,然后用线锯将其切割,再丢掉一半的材料。外延工艺能够为行业带来全新的成本曲线。”
目前,中国及其公司在全球太阳能供应链中占据了超过80%的份额,尤其是在成本较高、技术要求较高的上游部分——如硅片生产。
NexWafe是为数不多的几家公司之一,像玻璃制造商康宁(Corning)和韩国的汉瓦Qcells,也在努力将硅片制造能力带到西方。NexWafe计划在美国建设一个6GW的硅片生产设施,Sutija透露,NexWafe还与印度的Reliance Industries集团合作,正在印度建设一条试生产线。
Sutija在公开声明中表示:“我们的技术为地区性制造商提供了与中国竞争的机会……这些最新的成果对于光伏硅片制造而言具有变革意义。”
技术创新通常被视为将大规模太阳能制造能力带出中国的关键。在美国,太阳能供应链的上游部分,如硅片和电池,比模块组装厂的建设更为困难。这不仅是成本和时间的问题,能源需求、技术专长和市场饱和度等因素也起着重要作用。
美国财政部最近根据《CHIPS法案》为国内太阳能硅锭和硅片制造企业提供了25%的税收抵免。这是美国政府为扩大国内上游产业,确保太阳能供应安全而提出的措施。
NexWafe对此充满信心。Sutija表示:“我们即将迎来非常激动人心的两到三年。”
Pickering也补充道:“我们正在看到来自美国和印度太阳能电池制造商的巨大兴趣,他们希望获得国内供应的硅片。我们已经为主流太阳能市场签订了超过5GW的供应协议,并为超薄电池的专业应用签订了250MW的供应协议。”