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黑硅技术是多晶针对单晶的大杀器？
多晶电池效率的提升受制于表面反射率的降低。常规多晶主要采用酸制绒，形成蠕虫状的坑洞；而单晶采用碱制绒，形成金字塔结构的绒面。相比单晶电池，常规多晶电池的表面反射率高3%~5%（绝对值）。降低表面反射率是提高多晶电池效率的关键。成本方面，单晶硅片受益于金刚线切割工艺的推广，成本大幅下降；而多晶硅片金刚线线切的推广受制于电池制绒工艺的匹配，具体讲，金刚线线切多晶硅片使用常规制绒工艺后，反射率更高并有明显的线痕等外观缺陷，严重降低电池效率。阿特斯开发的湿法黑硅技术完美的解决以上问题，既能提升电池效率又能降低电池成本，是多晶电池继续进步的必由之路。
制备黑硅所采用的技术主要有：
①激光刻蚀法；
②气相腐蚀法；
③反应离子刻蚀法（Reactive Ion Etching，RIE）；
④金属催化化学腐蚀法（Metal Catalyzed Chemical Etching，MCCE）。
目前，具有量产可能性的黑硅技术主要是RIE。但是，RIE黑硅由于需要昂贵的真空设备以及工艺均匀性较差等因素，尚未大规模进入量产。阿特斯历经3年的自主研发，攻克多道技术难关，于2014年12月成功将湿法黑硅技术推广到生产线，实现0.4%（绝对值）的电池效率增益，成为业界首家将该技术实现产业化的太阳能电池公司。如图1所示，这一技术大大加快了多晶电池效率的提升速度，使得多晶电池量产效率有望在2016年底提前达到19%。阿特斯开发的湿法黑硅成本优于RIE，反射率均匀性好，易于产线工艺升级。随着该技术的逐渐成熟，阿特斯的湿法黑硅技术势必将取代现有常规多晶制绒，为金刚线切割硅片的及时导入和多晶电池的降本增效提供原动力。
　　图1业界主流多晶效率趋势
2、产业化黑硅电池技术概述
早在2004年，日本京瓷公司引入了RIE多晶制绒技术。在2008年，以韩国公司为代表的设备厂家开始在中国推广RIE技术。一些一线电池厂家对该技术也进行过小批量评估，由于较高的工艺成本以及组件功率收益不理想，该技术最终没能推广成功。近两年，基于硅片厂家对金刚线切片技术导入的预期以及电池、组件技术的快速发展，RIE黑硅技术又逐渐进入业内技术人员的视野。同时，国产RIE设备也促进了该技术发展。但RIE设备的综合性价比始终制约着该技术的大规模推广。
另外一种可大规模产业化的黑硅技术是湿法黑硅技术。早在2006年，德国的Stutzmann小组即提出了金属催化化学腐蚀的概念并在实验室进行了初步的研究；直到2009年，美国国家可再生能源实验室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制备方法，将湿法黑硅技术朝产业化方向又推进了一步。但是，他们一直未能解决好黑硅表面钝化难题，使得湿法黑硅技术一直停留在实验室阶段。湿法黑硅技术基本原理如图2所示，采用Au、Ag等贵金属粒子随机附着在硅片表面，反应中金属粒子作为阴极、硅作为阳极，同时在硅表面构成微电化学反应通道，在金属粒子下方快速刻蚀硅基底形成纳米结构。
　　图2金属催化化学腐蚀原理图
以上两种产业化黑硅技术比较如下。
与常规的多晶电池相比，湿法黑硅电池不同之处在制绒这一工序，由于同样采用湿法化学腐蚀工艺，与现有的常规电池工艺能很好的兼容。而RIE黑硅是在常规酸腐蚀后，再进行RIE形成纳米绒面，最后通过化学腐蚀去除硅片表面的残留物和离子轰击带来的损伤层。比常规多晶电池制程，增加了至少两道工序。
导读：黑硅技术为金刚线线切在多晶切片领域的大面积推广铺平了道路。黑硅技术还可以融合其他硅片及电池产业化技术，从根本上提升多晶电池的转换效率。黑硅技术势必取代常规多晶制绒，成为未来多晶电池制程的标配技术。那么黑硅技术到底是多晶的垂死挣扎还是多晶对单晶的大杀器呢？
3、阿特斯湿法黑硅电池技术进展
阿特斯早在2009年开始黑硅技术调研，并选用湿法黑硅技术作为黑硅技术的首选，一直致力于产业化湿法黑硅技术的开发。
湿法黑硅技术产业化最关键的技术难点在于：一、通过纳米微结构的优化以及后道工序匹配，解决减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾；二、开发适合产业化的稳定工艺流程以及成本控制，提高净收益。如何设计合适的设备，确保该工艺能够全天候稳定运行，是产业化必须面对的问题。
阿特斯开发的湿法黑硅技术，可以实现不同类型的纳米绒面。这些绒面包括：纳米正金字塔、纳米倒金字塔、纳米柱、纳米凹坑等，如图3所示。对于不同类型的纳米结构，其光学特性以及电学特性是不同的。光学特性主要是封装后光学多次反射的角度和路径不同，从而导致组件端光学增益的不同；电学特性主要是不同纳米结构的尺寸以及表面积不同，从而导致表面钝化的不同，进而影响最终电池的电性能。湿法黑硅的优势就在于，它可以调控不同类型的纳米微结构，通过光学和电学性能上的匹配，实现湿法黑硅组件功率的最大化。
　　图3不同类型的湿法黑硅纳米绒面结构
2012年底，阿特斯在实验室实现湿法黑硅技术效率上的突破，随后在向产业化转移的过程中，通过不懈努力解决了诸多技术难题，于2014年12月将该技术成功推广到生产线，在世界上首次实现湿法黑硅技术的产业化，使电池平均效率提升达到0.4%。表1是阿特斯产业化湿法黑硅电池典型电性能数据（所列各项均为与常规电池参照组相比的绝对增益）。控制好电池工艺，确保效率提升和关键电性能参数的稳定，对黑硅电池效率转化成组件CTM至关重要。
湿法黑硅技术是通过提高电池的短波响应来提高光电流。图4是典型的湿法黑硅电池与常规多晶电池的量子效率以及反射率曲线。
　　图4湿法黑硅电池与常规多晶电池的外量子效率以及反射率曲线
随着湿法黑硅技术的成熟，阿特斯已将此技术推广到多个生产基地。该技术已成为阿特斯多晶电池新增产能的标配技术。
综上所述，黑硅技术为金刚线线切在多晶切片领域的大面积推广铺平了道路。黑硅技术还可以融合其他硅片及电池产业化技术，从根本上提升多晶电池的转换效率，并降低光伏组件的成本。黑硅技术势必取代常规多晶制绒，成为未来多晶电池制程的标配技术。那么黑硅技术到底是多晶的垂死挣扎还是多晶对单晶的大杀器呢？
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“单晶帝”晶澳逆袭光伏“领跑者”计划 单多晶技术谁主沉浮？
第一财经王佑 19:27
在全球光伏市场中多晶电池组件当道的时刻，国内首个以提倡技术领先的&领跑者&示范项目却让人大跌眼镜：单晶电池组件占据了60%的份额。这是否意味着会有更多的企业进入单晶市场，多晶真的没戏了？
10余家厂商进入名单
自2010年以来，欧洲光伏市场衰退，中国和美国市场逐渐发展壮大，印度、东南亚、南美和非洲等新兴市场也迅速兴起。据Energytrend统计数据，全球光伏市场中，多晶组件份额逐步升至50%以上，2014年超过60%，2015年更是高达76%。相反，单晶组件份额则逐渐下降至30%多一点，2015年更是低于20%。
然而，新晋出炉的光伏&领跑者&示范项目供应商名单却让人有些意外。今年6月30日、国家能源局主推的&领跑者&计划（山西省大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地）并网后，人们发现组件的总安装量为1016MW，单晶609MW，多晶407MW，前者占比60%。其中晶澳太阳能(JA.NSDQ，下称&晶澳&)成为了单多晶产品同时供应、数量也最大的组件厂商。
大同&领跑者&确定了10余家组件供应商，晶澳出货量420MW，排名第一，单晶组件量为303MW。此外，单晶的入围者还有英利、天合及协鑫等一众公司。据第一财经记者了解，晶澳的总意向组件订单（单晶和多晶总和）一度达600MW左右，但因全球光伏市场火爆使一线组件供不应求，加之公司很少通过OEM代加工组件，高效组件还需供应日本和欧洲等海外市场，因此产能受限，流失了部分订单。
示范&领跑者&项目中，多晶组件供应商中主要有晶科、晶澳、晋能、阿特斯、正泰及日托，其中晶科以169MW夺冠，晶澳紧随其后（出货117MW）。
为何是单晶？
事实上，目前多晶仍占据了市场主导地位，但单晶组件为何在领跑者计划中有独特优势?
国联证券分析师马宝德在其研报中提及，领跑技术基地规定，多晶组件转换效率需达16.5%，单晶转换效率则是17%以上。以目前单晶组件的实际情况看，80%的单晶生产商都能满足这一转换要求。
另有分析人士告诉第一财经记者，具体来说单晶组件中有大量的高效新技术产品被应用，多晶的亮点不多。以晶澳为例，其在领跑者计划中供应了150MW的PERCIUM高效单晶组件(PERC技术)，英利供应了50MW的N型双玻、双面发电组件，合计达200MW。而多晶高效新技术产品仅有晶澳的17MW润秀组件(黑硅技术)、日托11MW的MWT技术组件，合计仅28MW。晶澳2013年10月推出了PERCIUM组件，2014年6月量产，是全球最早推出和量产PERC技术产品的企业之一，英利则是在2011年底推出了N型单晶组件。
随着单晶回归趋势的形成，去年开始单晶布局明显加快，如保利协鑫已宣布开始生产单晶硅片，晋能、通威双流、中来股份及横店东磁、平煤股份等都有规模级的电池及组件产能亮相。
光伏&领跑者&计划倒逼了中国光伏企业的技术竞赛。
今年3月，晶科宣布推出了黑硅组件，采用纳米级黑硅制绒技术。前不久，天合宣布在其量产示范生产线上，量产化的P型单晶PERC电池光电转换效率达21.1%，量产化的多晶PERC电池转换效率达20.16%，商业化多晶DP二次印刷电池的转换效率达18.7%。日前，协鑫集成(002506.SZ)也宣布将募资16亿元用于投资1600MW的高效差异化光伏电池项目、250MW超高效异质节光伏电池项目，项目将采用PERC技术叠加黑硅技术、N型双面技术，电池转换效率分别可达19.5%-20.5%、20%-21%。
当然，市场也存在对多晶和单晶的一些技术争议，这也是部分单晶公司最下笔墨之处。比如说，有单晶企业就强调，自己的光电转换效率通常比多晶高。然而不要忽略的是，性价比是光伏发电的核心考虑因素。行业内的公认指标是LCOE(Levelized Cost of Energy)，即&平准化度电成本&。当业主使用同一个系统时，组件成本为50%，剩余的如人工、土地及材料等占40%以上。因而在组件发电量一致的前提下，效率略高的单晶，会为业主在剩余的40%左右的成本上节约一点费用，这也是部分客户选择单晶的原因。但需留意的是，如果多晶价延续下滑，业主50%的组件成本也降低了，总的系统成本也就随之下降。
需要指出的是，多晶依然是市场的主力。马宝德也提到，假设2016年普通电站中的单晶占比20%，&领跑者&技术基地中单晶占比50%~70%（这一猜测已实现），那么单晶的市场占比约为29.1%至35.2%之间。而且，多晶组件和电池、硅片技术本身也在不断提升中。保利协鑫首席技术官万跃鹏就告诉第一财经记者，多晶企业会尽快采用金刚线切片技术、降低切片成本；开发适用于PERC电池技术的多晶硅片，更大的铸锭和连续加料也将进一步降低硅片成本。
编辑：王佑}