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扬企攻克“铸造单晶”行业难题
发布日期: 2019-05-22 10:43  访问量:       来源: 扬州日报;       

“22日,扬州荣德实验室将正式揭牌。这个硅材料研究&产业化实验室由扬州荣德新能源科技有限公司和我们合作组建,目前已经攻克了‘铸造单晶’这一困扰整个光伏行业多年的技术难题。”21日,来扬参加第二届亚洲城发展大会暨首届全球苏商大会扬州论坛的中国科学院院士、浙大硅材料国家重点实验室主任杨德仁高兴地告诉记者。

亚洲城扬州荣德新能源科技有限公司研发大楼,记者在硅材料研究&产业化实验室看到,工作台上摆放着一块块晶砖、硅片,技术人员正在聚精会神分析、检测、试验。“这是我们研发的‘铸造单晶’,近期将实现量产,到今年底产能有望超过1GW。”公司副总经理吴正旗自豪地介绍说。

“铸造单晶”的技术难题难在哪儿?对于光伏行业来说有着怎样的意义?“单晶硅片和多晶硅片都是在太阳能电站、航空等领域用来发电的基础材料。我们之所以要研发‘铸造单晶’,首先是因为市场需求。”吴正旗说。

市场需求就是指挥棒。多年来,扬州荣德发展集铸造、开方、切片、清洗包装于一体的全产业链,是全球最大的单体多晶硅片生产企业。然而,多晶硅片光电转换率只有20%,直拉单晶硅片光电转换率则超过21%,对荣德的产品造成了冲击,企业面临巨大压力。吴正旗表示,直拉单晶硅片也有不足之处,就是单位生产能耗高、成本高导致市场价格高。“光生产的用电量,直拉单晶硅片就高出铸造单晶硅片50%。”

早在2011年,荣德就决定,把直拉单硅晶片和铸造多晶硅片两种技术的优点结合起来,既保持低成本、低能耗,又实现高质量、高效率。“不光是荣德,这几年国内外的重点光伏企业都在努力攻克‘铸造单晶’技术难题。”吴正旗说。

技术研发是一个持续、积淀的过程。“2011年,荣德就研发出了一款铸造单晶硅片,但因技术不成熟,未能被市场接受。”扬州荣德高级工程师张振中介绍,虽然此后荣德一直没有放弃“铸造单晶”技术的研发,但遇到了“天花板”。2018年底,荣德决定与浙大硅材料国家重点实验室合作组建硅材料研究&产业化实验室,努力攻克这一难题。

“铸造单晶是利用籽晶通过铸造的方法生长出单晶硅,晶粒与晶粒之间有一个接触界面叫做‘晶界’,我们就是在这方面取得了重大突破。”同时担任实验室研究员的张振中介绍,“我们在铸锭过程中引入晶界工程理论,通过‘人造晶界’控制位错,使得铸造单晶硅片不仅位错低,而且光的反射率低,这样就能提高光电转换率。”

杨德仁是著名的半导体材料学家,对于扬州荣德矢志攻克“铸造单晶”技术难题,他一直在关心关注。合作实验室成立后,杨德仁对扬州荣德在研的“铸造单晶”技术进行了分析、检测,对硅片的位错、光衰和转换率“把脉问诊”,并给出了解决问题的方案。在他的指导下,硅材料研究&产业化实验室通过无数次试验,今年4月份终于在“铸造单晶”技术领域取得重大突破。

“实验室建设是企业科技创新的‘命根子’,是企业提升生产力、竞争力的根本所在。”吴正旗表示,扬州荣德目前已建有亚洲城省工程技术研究中心、亚洲城省企业技术中心,“我们将进一步加大财力、设备、人才投入,力争今年创成省级实验室、2020年创成国家级实验室。”

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