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制造商将逐步向金刚线切割过渡
点击次数:1960 发布时间:2013-07-30
  为什么大多数主流制造商仍在使用砂浆硅片切割而非金刚线切割技术?
  
  目前,生产光伏组件包括四个关键环节:多晶硅生产、铸锭切片、电池生产和组件生产。本文将着重介绍切片环节,这可以通过一或两种工艺实现。
  
  首先,生产光伏产业中铸锭(包括方锭和圆棒)需要的原生多晶硅。铸锭包括三种关键工艺,而每种工艺所铸得的锭都有着不同的品质。单晶硅是三种中zui纯净的,成本较高但制成电池后效率也较高。多晶硅则相对杂质较多,成本不高,效率也一般。还有一种叫作“类单晶”的新型硅,其性质介乎单晶硅和多晶硅之间,但尚未推广。
  
  切片环节主要是将多晶硅锭切成薄片。切片是通过将涂有碳化硅和油浆的细钢丝(SW)穿过硅锭完成的。用金刚线(DW)切锭与之类似,但这种情况是通过电镀技术将金刚砂附着在切割线上。
  
  近几年来,金刚线有望取代钢丝和砂浆切片已被广泛讨论,但却几乎没什么实质性进展。2012年9月,笔者参加了EUPVSEC大会,以期找到该技术被延迟的原因、市场是否会转而青睐金刚线、这种转变何时发生、达到何种程度。
  
  事实上,目前所有的硅片都是通过钢丝工艺切割的。在过去的十几年内,这种工艺几乎未发生变化,降低成本、提高生产效率的机会似乎也微乎其微。在过去的三到五年,随着产业规模的扩张以及成本增长的压力,业内已经开始寻求切片工具的替代品。
  
  相比钢丝技术,镀金刚砂的金刚线有三处关键优势:其切割速度可以快2—3倍,提升了机器生产率超过1.5倍;不使用昂贵且难以处理的砂浆;单片耗材远远降低。
  
  缺乏经济性
  
  本文所阐述的结论是基于与50多位市场参与者的会谈后产生的,他们包括世界zui大的硅片制造商、设备商、金刚线和钢丝生产商以及业内专家、分析师等。讨论表明,事实上,所有大型的硅片制造商都在以不同产能试用金刚线技术,但除了在日本,几乎没有厂家进行商业化运行。这是为何?
  
  有两点关键因素。其一,直到近期,金刚线的经济性才展现出来。虽然金刚线更耐用,提高了生产效率并且无需砂浆,但是其单位价格过高。这种差异在12至18个月前表现的尤为明显:金刚线的价格超过了$250—$300km,相比之下,钢丝的价格仅约$1.28/km。
  
  目前,二者的成本差略有缩小。因为在非硅加工成本中,金刚线所占比重(大于80%)远高于钢丝(30%),所以金刚线价格的下跌对总成本的影响更胜于钢丝。
  
  虽然对于这种在某条单一生产线上的改变很难做出以偏概全的描述,但是我们一般认为:与钢丝相比,现在改用金刚线可以减少成本约$0.10/片(假设生产线是为金刚线特别设计的)。
  
  这将是一个很大的值。比如,对于晶澳来说,其硅片年产能大约为2.4GW,技改后的潜在利润可高达每年6500万美元。但是,我们在后文也将探讨,现时的情况是晶澳仅会改造其单晶和类单晶产能。
  
  另外,目前市场缺乏所需资本开支的欲望和产能。改用金刚线需要重大翻新,换言之,大部分情况下需要更换切片机。对于每台100万美元的机器,这将是一大笔支出。同时还需要更换清洗和刻蚀设备,这对于电池制造商又是一笔现金支出——对于不同公司也各不相同。
  
  商业现实是,即使市场上存在现金流,任何需要如此大额资本支出的技改都会面对一些滞后,毕竟制造商都都在观望以证明该工艺和产品。
  
  供应商风险
  
  另一点限制更换金刚线的关键因素是:期限。金刚线是否是的切锭工具尚未得到证明。它在切片过程和下机时会导致一定程度上的断线,这就大大抵消了其生产效率和成本优势。
  
  然而,金刚线已经被证明切割单晶效率较高——日本就是明证——现在也被广泛地期许其在类单晶上的表现。这使得市场上不同的硅成为了接受金刚线的重要驱动力量,但是预测市场会青睐哪种硅充其量是粗略的估算。我们认同市场会倾向于单晶和类单晶硅片的观点,相比目前这两者40%的市场份额,估计到2017年或2018年左右,将会涨到约60%。
  
  另一个硅片制造商经常提到的问题是,如果业内针对金刚线进行技改,那金刚线厂商是否能满足需求。大致来说,这并不算是问题。虽然,Asahi是目前*能提供商业数量高品质线的厂家(我们假设其市场份额大于60%),但传闻其仍有大量的闲置产能。
  
  此外,也有其他的日本厂商生产高品质产品可以扩充产能,包括JFS、Noritake、Read和A.L.M.T。到2014年,市场将更具竞争性。瑞士MeyerBurger有着明确的路线图,不考虑其产品质量的情况下,它将会是这个市场上的主要参与者。
  
  其他欧洲厂商,包括Bekaert、SaintGobain、Schmid和Log-o-Matic,都是潜在的入行商,以及中国大陆和中国台湾厂商DIAT和MDWEC也都蠢蠢欲动。
  
  随着资本回流到市场,采用金刚线会在2014年左右真正开始。我们预测,到2020年将有69%的硅片是采用金刚线切成的,每年使用金刚线达2500—3400万千米。
  
  正如前述,金刚线目前还是新兴市场。我们预测其市场份额不超过5%,而且到2014年前不会发生太大变化。届时,资本性支出预算会返回目前的混乱市场,金刚现市场也会迅速扭转。
  
  我们预测金刚线市场到2014年、2017年和2020年的市场份额将分别达到11%、43%和69%。大部分的扭转会发生在单晶和类单晶市场,到2020年,将几乎全部使用金刚线。相比之下,我们预测金刚线将会占据不到30%的多晶硅市场。
  
  在总体成交期,在更换金刚线和潜在光伏市场增加的双重驱动下,会导致金刚线使用量的显著增长。据预测,光伏市场2011年对金刚线的需求量约30万千米(主要是日本市场),2014年达到270万千米,2017年约1100万至1400万千米,到2020年将达到3400万千米。

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