5月8日消息，光伏硅片是生產太陽能電池和組件的基本材料。每年有超過70億片光伏硅片被用于生產太陽能電池，因此硅片的生產技術對光伏產業有著十分重要的意義。

　　光伏硅片的原料是高純多晶硅。用于生產光伏硅片的多晶硅純度必須在6N級以上(即非硅雜質總含量在1 ppm以下)，否則光伏電池的性能將受到很大的負面影響。

　　2007年后多晶硅片占比反超

　　生產光伏硅片有多種不同方法：運用傳統的長晶切片技術可以生產出單晶和多晶硅片;而利用無切縫技術(Kerf-free)則不需切片過程，可以直接利用硅液、含硅氣體、或硅晶體生產硅片。

　　單晶和多晶硅片為大家所熟知，其優點是技術成熟、質量可靠、適于大規模生產，但切片過程由于切縫而損失了近一半的硅料。為了減少硅料損失，各種不同的無切縫技術于是被研制出來。

　　圖1是無切縫硅片在太陽能電池生產中所占比例的變化趨勢圖。由圖中可見，此類硅片所占市場份額在過去幾年中不斷減少，現已遠低于1%。

　　圖2是單晶硅片和多晶硅片所占相對比例在過去幾年的變化趨勢。由該圖可見，2007年前后單晶硅片所占比例與多晶硅片幾乎相同。但最近幾年多晶硅片所占比例不斷上升，而單晶硅片所占比例不斷下降�，F在的比例大約是多晶硅片占70%，單晶硅片占30%。這一變化的原因在本文中也會加以說明。

　　圖3是多晶硅片價格在過去幾年的變化趨勢。由圖中可見，硅片價格在2010年第四季度達到3.8美元每片的高點，隨后不斷下降�，F在硅片價格約為0.8美元每片，不及兩年前的1/4。

　　這些變化趨勢，是市場條件和技術進步相互作用的結果。

　　技術進步提升市場競爭力

　　過去幾年，多晶硅片生產技術有了顯著進步。例如，多晶鑄錠技術已從G4(每個硅錠重約270公斤，可切4×4=16個硅方)進步到G5(5×5=25個硅方)，然后又進步到G6(6×6=36個硅方)�，F在京運通公司已推出最新的G7鑄錠技術，每個硅錠重達1200～1400公斤，可切7×7=49個硅方，生產效率大大提高。

　　隨著生產效率的提高，單位生產成本相應降低。使用較新的G6或G7鑄錠技術，每公斤硅方的長晶相關成本與較舊的G5技術比較可降低20～30元，相當于每個硅片的成本降低了0.4元以上�？紤]到現在多晶硅片的市場價格僅為5.8元左右，這一成本節省對生產廠家有重大意義。

　　新的多晶鑄錠技術不但可降低成本，同時也可提高硅片質量。例如，G6和G7硅錠所產硅片的平均質量就要比G5和G4硅片高。這是因為相比起G4和G5，G6和G7硅錠擁有較多的中心硅方，而中心硅方距離坩堝壁較遠，鑄錠過程中受坩堝中所含雜質的污染較少，因此硅片質量較高。G6和G7各有16個和25個中心硅方，而G4和G5只分別有4個和9個中心硅方。使用G6和G7硅片生產的光伏電池也因此具有相對較高的光電轉換效率。

　　為了提高光電轉換效率，最近光伏業界又推出了高效多晶鑄錠技術。使用普通的電池片制作工藝，高效多晶硅片可達到17.3%以上的轉換效率，現在最高可達18%左右。高效多晶鑄錠技術的關鍵在于降低晶體中的位錯和其他缺陷。業界估計至少有十余種方法制作高效多晶，例如使用單晶碎片或多晶碎片作為籽晶，使用特殊坩堝或熱場等等。

　　多晶硅片成本的降低和轉換效率的提高，使多晶硅片的市場競爭力不斷提高。圖4是各種不同硅片技術的市場競爭力路線圖。該圖的縱軸是硅片的光電轉換效率，橫軸則是硅片的成本(倒數)。圖的左下方區域表明成本高而轉換效率低，因此缺少競爭力。圖的右上方區域表明成本低而轉換效率高，因此競爭力很強。2010年，多晶硅片的轉換效率約為16%，價格約為每片3～4美元(見大菱形數據點)，定義的競爭力曲線是左下方的曲線。當時，絕大多數硅片技術都位于該曲線的右上方。因此，都具備一定競爭力而為市場所接受。到了2012年年底，多晶硅片的轉換效率提高到17.2%左右，價格降到了每片0.8美元左右(見圓形數據點)，相應的競爭力曲線是中間的曲線。從圖中可看到，此時多數其他硅片技術都已位于該曲線的左下方，包括普通(P型)單晶硅片，意味著這些技術已逐漸失去競爭力，市場占有率不斷降低。到2014年，多晶硅片的轉換效率預計將提高到18%以上，而成本降至每片0.5美元以下(見方形數據點)，相應的競爭力曲線是右上方的曲線。從圖中可看到，幾乎所有其他硅片技術此時都已位于上方曲線的左下方，失去了競爭力。唯一可能的例外是超薄的N型單晶片。因為N型單晶片轉換效率可達23%以上，如其能如預期進一步降低成本，則可能仍然具備對多晶硅片的競爭力。光伏硅片生產技術的發展趨勢表明，將來的硅片市場應該是高效多晶硅片和超薄N型單晶片相互競爭的市場。

　　成本和效率是決勝關鍵

　　過去兩年光伏多晶硅片轉換效率不斷提高，成本逐步降低，市場占有率也不斷提高。

　　今后一段時間，這一技術趨勢預期還將繼續。兩年后以多晶硅片為基礎的光伏電池的平均轉換效率有望超過18%，成本有望低于每片50美分(約每瓦12美分)。

　　多晶硅片技術的上述進步對其他硅片技術形成壓力。多數這類技術將因為進步相對較慢，缺乏競爭力而逐漸失去市場。

　　一方面，硅片市場的“效率門檻”不斷提高。兩年前轉換效率高于10%即可進入市場，現在如效率低于15%，則無論價格多低都不可能進入主流市場。兩年后這一“效率門檻”將提升至約17%。因此，有損效率的低價硅片路線是走不通的。

　　另一方面，有可能取代多晶硅片的技術必須在效率和成本兩方面展現優勢�，F在正在使用或研發中的硅片技術中尚未發現在效率和成本方面有希望明顯優于多晶硅片的技術，因此在可以預見的將來多晶硅片仍將是光伏市場中的主流技術，其市場占有率將不斷提高。

　　一個可能的黑馬是超薄N型單晶片。如其平均轉換效率超過23%，硅片成本降低一半以上，且電池制造成本相應降低，則可能在將來對多晶硅片形成有力挑戰。

圖1 無切縫硅片所占市場份額變化趨勢

圖2 多晶硅片和單晶硅片所占相對比例變化趨勢

圖3 2010年～2012年多晶硅片價格變化趨勢

圖4 硅片技術市場競爭力路線圖