硅片前端切割成为光伏企业的发力点

“不管是对于一个企业还是某个行业来说，技术永远是压仓石，只要技术往前发展，那么任何困难都能克服。”国家光伏材料与技术国家重点实验室主任宋登元近日在“2018PVTD金刚线时代——晶硅降本提效工艺优化研讨会”上表示。

“531新政”让中国光伏企业陷入了各环节产品价格一降再降的尴尬中。在经历了产能过剩及市场下行的打击后，光伏企业纷纷将技术研发的战略重点回归到“降本提效”之上。硅片前端切割部分，成为了光伏企业的发力点。

前端降本新途径

“从未来发展趋势上看，5-10年内晶硅仍是材料主流。”保利协鑫切片事业部副总裁金善明告诉记者，“只要一定时期内这个事实不改变，那么金刚线切割工艺就不会被取代。”

事实上，“金刚线时代”的提法，是去年才刚出现的。2014年，金刚线工艺率先在国内单晶企业普及，而当时适用于多晶硅片的黑硅技术并没有达到产业化成熟标准，直至2017年左右，多晶才慢慢开始转向金刚线切割。“当企业将金刚线切割技术运用在多晶上，才算是有了‘金刚线时代’。” 金善明说。

但是，据中国光伏产业协会的统计，2017年，光伏产业硅片端仍是以传统的砂浆切割为主。在去年纳入统计的38家硅片企业的多晶硅片产量中，金刚线切割占37.5%。中国光伏产业协会秘书长王勃华说：“2018年上半年硅片企业将迎来切割设备的大规模更新换代，预计今年金刚线切割将成为多晶硅切片的主流工艺。”

这对于光伏产业希望达到的“平价上网，降本增效”目标来说，实为一个好消息。据业内相关技术人员介绍，相对于传统砂浆切割，金刚线切割有明显优势。一方面，金刚线切割可以使硅耗至少降低18%，迅速将1元有余的切割成本降至0.6元-0.7元，降幅达30%以上。另一方面，金刚线工艺还能降低能耗，更加绿色环保。企业日均生产用电量可减少1500-1700度，水耗减少逾6吨。同时，由于降低了有机物的引入，污水处理成本也会相应降低，且运用金刚线工艺切割技术的硅片，表面损伤浅，便于清洗。

三驾马车促发展

保利协鑫副总裁吕锦标此前曾表示，金刚线切割的最大优势在于性价比，只需要花费很少的改造成本就可以大比例提升产能，从而提升竞争力，对全产业链都有利。而本次研讨会上，金善明再次指出，对“降本提效，平价上网”的终极目标来说，性价比是核心、是王道。“追逐性价比的过程其实就是各企业在降本的路途上赛跑。所以，即使金刚线技术短期内完全取代了砂浆切割，也不并等于这件事情结束了。金刚线切割还存在很大的进步空间。”

“随着金刚线切割逐步推广，配合一些电池方案上的变化，薄片化是未来发展的必然趋势。”金善明说，“现在我们有占比30%-40%的180微米多晶产品，170微米的也在做。单晶在这方面相对走得更远一些。”

“目前，单晶N型可以做到140微米，成本大概维持在4毛左右。”青岛高测科技切割研发测试中心经理刑旭表示。

同时，与会专家认为，除了薄片化，金刚线切割还将往细线化及提升切割机设备性能这两个方向发展，三驾马车共促发展。

浙江昱辉阳光能源有限公司硅片事业部总监余明说：“企业做细线是因为可以增加出片率，降低硅耗量，减少成本投入。”

但是，由于线的磨损率过高，目前在细线化方面遇到了一些阻碍。“目前切割单晶在50-60微米，多晶基本维持在60微米，还能往下走多少谁也不知道。”金善明对记者说，“而细线化作为金刚线切割得天独厚的特点之一，是一定要持续做下去的。”

余明则表示，线拉得越细，对断线率、抗拉强度等指标挑战越大。“有企业说能做到10-20微米，甚至几微米。这个想法很好，但是如果要大批量生产，还是要面对现实性问题。一味地追求更细的线，最终成本不一定能降下来。”

值得一提的是，细线化所涉及的并不只是线的问题，在切割机设备方面需要有相应支撑，比如提高功率、稳定性、精度、速度等，以保证细颗粒的切割能力，这同时会带动装机量的提高。“这和打游戏是一个道理，‘武器装备’非常重要。”余明说。

智能化的期许

由于金刚线切割工艺对技术操作要求高，也导致该行业人工成本居高不下。“特别是华东地区人工成本非常高，切片工的月薪都炒到了1万元以上。”刑旭无奈地说，“而发展自动化则有助实现这一块成本的降低。”

余明也认为，自动化和智能化代替人工操作是未来大趋势。

多位企业相关负责人表示，现今组件端很多企业已有无人工厂，而前端硅料加工的发展相对落后一些，但是相信未来形势会更好。

“目前确实存在工程师数量减少后，优良率指标下降且断裂明显上升的情况。”刑旭说，“但是我们希望通过‘金刚线+切片机+智能化’相结合的工艺，为切割硅片的成本降低做有效的技术支撑。”

刑旭指出，智能化工厂的建设要先从设备层入手，提高设备性能，从截断机到切片机逐渐实现自动化，随后将这些自动化组串起来，再通过采集层做数据采集。最后利用机械学习和大数据控制实施一体化，以达到智能化车间的目标。“最近，我们推出了新型设备，具有高线速、高台速等功能，可大幅提高产能。容量为1GW的切片厂，已从早前的40台降低到15台-16台。预计在不断研发的基础上，未来10台便可以达到该产能。”

而说到自动化与智能化未来实施路径，与会技术专家均表示，人工干预和机器自主学习的方式要并举，坚持两条腿走路。