大家都知道隆基現(xiàn)在是毋庸置疑的單晶硅片龍頭老大，可又有多少人知道，隆基為了贏得今日單晶龍頭的位置，經(jīng)歷過怎樣艱難而又具有遠(yuǎn)見的抉擇！為了生存下來，在技術(shù)上做出多少努力，為光伏行業(yè)的發(fā)展，做出了多大貢獻(xiàn)！

 

一、隆基的抉擇

 

在光伏行業(yè)，單晶硅的歷史比多晶鑄錠更悠久，在半導(dǎo)體時代單晶甚至是一度占據(jù)主導(dǎo)地位。但事情卻在2004年-2005年間發(fā)生了巨變。

 

　　2005年，德國可再生能源法的通過,引發(fā)了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展熱潮，巨大的需求讓光伏大多轉(zhuǎn)向了盡管品質(zhì)稍差，但擴(kuò)張更快、門檻更低的多晶路線。這一時期，大量投資進(jìn)入光伏產(chǎn)業(yè)，基本都選擇了多晶方向。

 

　　此時，隆基股份創(chuàng)始人李振國已經(jīng)干了十多年的單晶，他自己的公司已經(jīng)注冊成立了四五年（隆基股份的前身，注冊資本50萬元），但規(guī)模很小。而當(dāng)時，光伏行業(yè)典型代表企業(yè)無錫尚德，已經(jīng)成為巨頭型企業(yè)，并在當(dāng)年年底成功在紐交所上市。

 

　　單晶還是多晶？在當(dāng)時的市場環(huán)境下，在技術(shù)路線的選擇上，隆基也并非沒有搖擺過。

 

　　2006年，公司進(jìn)行了長達(dá)半年的研究討論，對薄膜、單晶、多晶、物理硅、聚光等技術(shù)路線進(jìn)行了深入研究，最終得出的結(jié)論是，單晶技術(shù)路線才是未來度電成本能夠降到最低的技術(shù)路線。這一結(jié)論最終堅定了隆基的路線選擇。

 

　　在當(dāng)時，由于單晶技術(shù)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多晶技術(shù)，絕大多數(shù)的企業(yè)都選擇了后者，隆基選定的方向幾乎可以說是“逆流而行”。但如今看來，這其實(shí)是非常明智和超前的選擇，10年種下的種子一步步的生下根、發(fā)了芽。

 

　　從此以后，隆基堅定的選擇了在單晶這條路線深耕，專注到近乎偏執(zhí)，偏執(zhí)到“一條道走到黑”：

 

　　2006年12月，隆基成立寧夏公司，致力于單晶硅棒的研發(fā)和制造，是公司重要的研發(fā)和制造基地；

 

　　2007年9月，寧夏隆基一期1000噸單晶硅棒項(xiàng)目建成；

 

　　2009年11月，西安隆基一期350MW噸單晶硅片項(xiàng)目建成；

 

　　2011年1月，銀川隆基一期項(xiàng)目建成，投產(chǎn)單晶硅棒產(chǎn)能達(dá)到3000噸。12月，無錫隆基一期項(xiàng)目建成，單晶硅片產(chǎn)能達(dá)到600MW；

 

　　2012年10月，西安隆基完成擴(kuò)產(chǎn)，硅片產(chǎn)能突破1GW。2012年12月，寧夏隆基二期項(xiàng)目建成，單晶硅棒產(chǎn)能達(dá)到8000噸。

 

　　2013年10月，隆基公司硅片年度出貨量突破1GW。在這一年，隆基的單晶硅片出貨量站上了全球第一的位置。用了7年的堅持和專注，隆基一路狂奔，最終成長成為了當(dāng)之無愧的單晶之王。

 

2018年，隆基的產(chǎn)能將超過25GW。

 

單晶從2015年的低谷，到現(xiàn)在單晶硅片的供不應(yīng)求，給多晶造成巨大的壓力，都離不開隆基的身影，那么隆基是怎么做到呢？

 

二、領(lǐng)先的拉晶技術(shù)

 

隆基的拉晶技術(shù)，也是遙遙領(lǐng)先。大裝料、高拉速、多次拉晶等新工藝及配套的裝備改良技術(shù)，以及一些新材料及自動控制系統(tǒng)的引入大大降低了隆基的拉晶成本。疊加這些技術(shù)，有助于隆基拉棒直追多晶鑄錠的成本。以下為這些技術(shù)簡介：

 

 大裝料。從投料量來看，多晶鑄錠爐一次投料量從早期的200kg逐步增加到800-1500kg，而拉晶單爐投料量目前只增加到200-300kg，與多晶投料規(guī)模存在差距，造成多晶鑄錠環(huán)節(jié)相對于單晶長晶環(huán)節(jié)成本較低，這是目前多晶硅片成本相對較低的主因。因此，設(shè)計采用更大尺寸的熱場增加投料量，有助于縮小單多晶之間的成本差異。RCZ技術(shù)（多次裝料拉晶技術(shù)）已從研發(fā)階段進(jìn)入大規(guī)模推廣應(yīng)用階段；CCZ技術(shù)（連續(xù)拉晶技術(shù)）已經(jīng)從研發(fā)階段向小試階段過渡。這兩項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，將縮小單多晶生長環(huán)節(jié)在裝料量方面的差距。

 

高拉速。CZ法拉晶降低成本的有效手段之一是提高長晶速度，增加硅棒單位時間產(chǎn)出。目前，單晶拉速已從幾年前的0.6mm/min提高到1.2mm/min以上，先進(jìn)企業(yè)甚至實(shí)現(xiàn)了更高拉速。由于改善了晶體熱歷史，高拉速還能帶來品質(zhì)上的好處。

 

 多次拉晶。多次拉晶工藝是在傳統(tǒng)的一爐拉一根晶棒工藝基礎(chǔ)上，拉完第一根后，通過二次加料工藝向坩堝內(nèi)重新裝料，進(jìn)而拉制第二、第三甚至更多根晶棒的過程。這種工藝減少了停、拆爐時間，從而降低了分?jǐn)偟矫抗锞О舻睦r間和坩堝成本，能源利用率也提高。

 

新材料的使用。拉晶使用的非硅原輔材占整個成本的30%左右，因此，提高非硅原輔材的使用壽命是降低拉晶成本的又一個重要手段。比如，使用碳碳復(fù)合材料可有效提高熱場使用爐數(shù)，采用新型熱場保溫材料可有效降低電保成本，而坩堝涂層技術(shù)的應(yīng)用則能夠大幅延長坩堝使用壽命，更好地適應(yīng)多次拉晶。

 

自動化與智能化。采用自動化、智能化手段控制單晶爐以減少長晶過程人為干預(yù)，提高成晶率正在成為未來技術(shù)發(fā)展趨勢。逐步實(shí)現(xiàn)的車間“無人化”操作將很大程度上改變單晶生產(chǎn)模式，提高有效產(chǎn)能并大幅減少用工數(shù)量，提高晶體生長過程的一致性。

 

低衰減單晶。通過單晶硅片品質(zhì)提升和電池端工藝優(yōu)化，單晶已基本解決了初始衰減問題，并愿意向全行業(yè)公開該項(xiàng)技術(shù)。

 

三、率先推廣金剛線切片技術(shù)，并主導(dǎo)金剛線供應(yīng)商良性競爭

 

為了降低切片成本，隆基率先將金剛線切片技術(shù)全面量產(chǎn)，大大降低了切片成本，給競爭對手造成了巨大的壓力；為了不受日本中村等進(jìn)口金剛線供應(yīng)商掣肘，隆基一直在培養(yǎng)國內(nèi)金剛線供應(yīng)商，并讓他們進(jìn)行良性競爭，不斷細(xì)化金剛線直徑，不斷降低切片成本。據(jù)說國內(nèi)有一家金剛線供應(yīng)商其50微米金剛線已經(jīng)實(shí)驗(yàn)成功。

 

可以說，隆基最早在行業(yè)推動金剛線切片技術(shù)應(yīng)用，培育了國內(nèi)供應(yīng)鏈企業(yè)，支持了全行業(yè)金剛線切割技術(shù)的推廣，此一項(xiàng)技術(shù)的推廣，每年可為光伏行業(yè)節(jié)約成本120億元。

 

金剛線切片的優(yōu)勢簡介：

 

大切速。傳統(tǒng)的砂漿鋼線切割是通過高速運(yùn)動的鋼線帶動摻在切割液中的碳化硅游離顆粒磨刻硅棒，切割形成硅片，通常切速僅有0.4mm/min。金剛線切割是在鋼線表面利用電鍍或樹脂層固定金剛石顆粒，切割過程中金剛石運(yùn)動速度與鋼線速度一致，其切割能力相比傳統(tǒng)的游離切割有大幅提升，因而可采用1.0mm/min甚至1.2mm/min以上的大切速，切割效率可大幅度提升2-3倍以上。以8吋硅棒為例，傳統(tǒng)砂漿切割一刀需要10小時左右，而金剛線切割只需4小時，先進(jìn)企業(yè)甚至可做到3小時以下，帶來設(shè)備折舊和人工成本的大幅度下降。

 

降線耗。相對于傳統(tǒng)砂漿鋼線切割技術(shù)耗材價格已逼近成本線，當(dāng)前，金剛線耗材成本占切片環(huán)節(jié)的非硅成本超過50%，主要在于金剛線量產(chǎn)初期的價格虛高和技術(shù)應(yīng)用初期的工藝用線量偏多。隨著金剛線制作技術(shù)的普及和行業(yè)競爭，價格預(yù)計會以每年20%的速度下降。與此同時，金剛線切片技術(shù)的發(fā)展，單片硅片耗線量也在成倍下降，由原先的3米/片已經(jīng)降到現(xiàn)在的1.5米/片，預(yù)計未來會下降到0.8米/片以下。

 

金剛線切割細(xì)線化。傳統(tǒng)的砂漿鋼線切割過程中，游離態(tài)的碳化硅顆粒在磨刻硅棒的同時也在磨刻鋼線，造成鋼線極大磨損，因而細(xì)線化非常困難。金剛線切割由于金剛石顆粒固結(jié)在鋼線表面，切割過程中金剛石運(yùn)動速度與鋼線一致，金剛石顆粒不會對鋼線造成傷害，其切割能力也相比傳統(tǒng)游離切割有大幅提升，這給細(xì)線化提供了可能。數(shù)據(jù)測算顯示，金剛線徑每下降10um，單片硅成本下降約0.15元、產(chǎn)能提升約4%，可見降成本空間巨大。近年來，金剛線基本以每年10-20um的速度在細(xì)線化。

 

金剛線切割薄片化。薄片化可大幅提高每公斤單晶出片率、提升切片產(chǎn)能，價值貢獻(xiàn)巨大，可為不遠(yuǎn)將來單多晶硅片成本逆轉(zhuǎn)提供有力支撐。而且硅片越薄柔性越好，可降低太陽能硅片對安裝環(huán)境的要求，不僅適用于分布式及地面電站，還可安裝在復(fù)雜物體表面，如無人機(jī)翼上，擴(kuò)大單晶組件的應(yīng)用范圍。單晶所具備的薄片化切割優(yōu)勢正在逐步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)需求。