首個旋式鑄造單晶爐研制成功 我國光伏裝備研制水平邁上新臺階

歲末年關，世界首個旋式鑄造單晶爐在江西賽維集團研制成功。該旋式鑄造單晶爐由中國科學院陳仙輝院士團隊和光伏老牌企業(yè)賽維集團技術團隊合作研制，由多晶硅鑄錠爐改造而成，單爐硅錠重量可達1200kg。經(jīng)測算，相比傳統(tǒng)直拉單晶硅, 旋式鑄造單晶爐生產(chǎn)的“鑄造單晶”生產(chǎn)成本要低20%，耗能也僅為前者的23%。業(yè)內(nèi)人士認為，旋式鑄造單晶爐的研制成功，表明我國光伏裝備研制水平邁上了新的臺階。

圖為陳仙輝院士向江西省副省長羅小云介紹旋式鑄造單晶爐產(chǎn)品

經(jīng)過十多年的曲折而艱辛歷程，中國已經(jīng)發(fā)展成為世界最大的光伏制造國和最大的光伏發(fā)電國家。自2013年起，中國每年光伏發(fā)電新增裝機容量連續(xù)位居全球第一。去年全國光伏發(fā)電量達2243億度電，按燃煤發(fā)電每發(fā)一度電消耗標準煤約0.3千克、排放0.7千克二氧化碳計算，全年節(jié)約標準煤6729萬噸，全年減排二氧化碳約15701萬噸，為節(jié)能減排貢獻巨大。

多年來，光伏發(fā)電以多晶、單晶硅電池為主。近年來，單晶硅電池以較高的光電轉(zhuǎn)換率，在市場上逐步趕超多晶硅電池。單晶硅電池市場份額從2016年不到20%發(fā)展到如今接近90%，但單晶硅電池尤其是傳統(tǒng)直拉單晶的生產(chǎn)成本也較高。因此，大幅降低單晶硅成本是降低單晶硅電池乃至光伏發(fā)電成本的技術關鍵。

據(jù)了解，鑄造單晶硅技術結合直拉單晶硅和鑄造多晶硅的優(yōu)點，具有轉(zhuǎn)換效率高、成本低的優(yōu)點，同時光衰減低，是光伏晶體硅領域的重要發(fā)展方向，但存在低單晶比例和低出材率的國際性科技難題。為此，2019年，中國科學院陳仙輝院士針對鑄造單晶硅疑難問題，在行業(yè)首次提出了旋式鑄造生長方式。賽維集團國家光伏工程技術研究中心技術團隊和陳仙輝院士團隊通力合作，解決了旋式鑄造過程中的各個技術難題，成功研制世界首個旋式鑄造單晶爐。

國家四青人才、國家光伏工程技術研究中心主任、賽維技術研究院院長鄒貴付教授對科技日報記者表示，旋式鑄造單晶爐單爐產(chǎn)量高，同時旋式鑄造生長，熔體對流充分排雜好，溫度場分布均勻生長應力小，實現(xiàn)了鑄造單晶硅的高單晶比例、高出材率生長，全單晶出材率達56.8%，因此具有更優(yōu)的性價比競爭優(yōu)勢。他說，去年我國單晶硅產(chǎn)量23.8萬噸，如果全部換成旋式鑄造單晶爐來生產(chǎn)，那么可以再減少38.3億噸碳排放。

國家光伏工程技術研究中心副主任、賽維技術研究院副院長何亮告訴科技日報記者，自本世紀初以來，我國光伏行業(yè)及其鑄錠爐設備發(fā)展迅猛，單爐產(chǎn)量從120公斤開始，到450公斤、660公斤，直至今天1200公斤，從依賴進口到自主設計和制造，到全面國產(chǎn)化，工藝從普通多晶硅到高效多晶硅并實現(xiàn)鑄造單晶硅的鑄造，直至首創(chuàng)的旋式鑄造單晶爐，光伏裝備技術和硅晶體生長技術得到顛覆性改變。同時，他表示，該旋式鑄造單晶爐是由多晶硅鑄錠爐改造而成，一旦全國多晶硅企業(yè)現(xiàn)有的五千多臺多晶硅鑄錠改造、升級為旋式鑄造單晶爐，將盤活超過100多億元的多晶企業(yè)鑄錠爐設備，極具經(jīng)濟價值。

在此間舉行的慶典儀式上，陳仙輝院士表示，與賽維技術團隊通力合作研制的旋式鑄造單晶爐是中國科技創(chuàng)新的優(yōu)秀表現(xiàn)，是顛覆傳統(tǒng)鑄造單晶技術的新王牌和鑄造單晶產(chǎn)品崛起的新契機。

據(jù)悉，賽維集團擁有國家級光伏工程技術研究中心、院士工作站、博士后工作站以及被譽為中國光伏“黃埔軍校”的技術研究院等技術研發(fā)平臺，長期致力于鑄造單晶硅技術研發(fā)并處于行業(yè)領先水平，擁有19項鑄造單晶核心專利技術，基于這些技術制造的“賽單晶產(chǎn)品166系列”、“210賽單晶硅片”先后獲得國際光伏(SNEC)展會十大亮點吉瓦級金獎、太瓦級鉆石獎。(科技日報記者 寇勇)

關鍵詞： 單晶爐 光伏裝備研制