太阳能级硅片尺寸的过去、现在和将来

硅片尺寸统一和标准化
IEC TC82/WG8会议已基本确定晶硅硅片尺寸的标准草案： ① 三个硅片尺寸被选为行业推荐使用标准尺寸，分别是156.75mm，
158.75mm 和166.00mm； ② 在小于166mm尺寸的范围内，规定硅片尺寸相对于在156.75mm基
础 上 的 增 加 量 为 1mm 的 倍 数 。 比 如 157.75mm ， 158.75mm ， 163.75mm等等，避免157.0mm，161.5mm等； ③ 在大于166mm尺寸范围内，规定硅片尺寸相对于在166.00mm基础 上 的 增 加 量 为 1mm 的 倍 数 。 比 如 168.00mm ， 180.00mm ，210.00mm等等，避免168.75mm，171.5mm等。
合作共赢：在目前的价格水平下，158.75 G1方单晶所获超额利 润基本留在了硅片环节，而166 M6硅片大部分超额利润流向了组 件环节。推广M6硅片的原动力在于增厚产业链各环节的利润。
协同发展：166 M6已达部分设备允许极限，短时间内硅片尺寸难 再提高。增大硅片尺寸的限制在于现有设备的兼容性，通过梳理 拉棒切片、电池、组件三个环节用到的主要生产设备，现有主流 设备可以兼容M6硅片，但这一规格已基本达到现有设备允许的 尺寸上限，继续增大硅片尺寸则需重新购置部分设备，使得增大 尺寸带来的成本下降被新购设备带来的成本上升所抵消。因而短 时间内硅片尺寸标准难以再提高，166 M6将在相当长的一段时间 内成为标准上限。
半导体级硅片尺寸发展历程
156mm
300mm
450mm
在摩尔定律的驱动下，硅片尺寸呈现从4寸—6寸—8寸—12寸的路径变化。1980 年代是4英寸硅片占主流，1990年代是6英寸占主流，2000年代是8英寸占主流， 目前主流的12英寸硅片在2022年左右达到市场份额的峰值。
12英寸将朝着18英寸过渡？
太阳能级硅片尺寸发展历程 M6
1981-2012年
2012-2015年
4-5寸片（100-125mm） 6寸片（156mm）
2015年起 M2尺寸（156.75mm，并减小倒角）
2018年开始尝试在组件面积不变的情况下加大硅片面积，同时由于受到 电池提效困难的影响，2018年下半年又开始陆续挑战更大硅片尺寸，组 件的面积也开始出现变动。行业存在硅片尺寸多样化：156.75，157.0， 157.3，157.5，157.75，158.0，158.75，161.70，166mm。
硅片尺寸多样化给产业链从硅片到电池到组件造成极大的麻烦，为一 家电池特殊尺寸生产的硅片不能流通到其它客户，极易造成库存， 造 成浪费；同样，有些尺寸的电池不易找到其它买家，造成积压。
硅片尺寸统一和标准化
方形硅片尺寸推荐值
准方形硅片尺寸推荐值
目前一线组件 厂商高效技术 路 线 （ 72 片 版 型 ）
太阳能级硅片尺寸发展历程
G1
单晶大硅片尺寸目前存在两种路线： ① 微调派，硅片边距略微增加至158.75mm，但把单晶硅片的倒角基本填
满(G1硅片)，硅片面积较M2增加3.1%，对应72型组件功率达390Wp； ② 革新派，硅片边距提升至166mm，保留约0.5%面积比例倒角(M6硅片)，
相比M2硅片面积大幅提升了12.2%，对应组件功率则达到425Wp。 这两种规格硅棒直径同为223mm，均兼容现有电池产线，无需更换管式炉。
② 从硅太阳电池技术变化趋势看太阳能级硅片薄片化发展
太阳能级硅片厚度发展历程
硅片薄片化对于组件价格有立竿见影的作用，硅片每减薄20µm价格 可下降10%，对应组件价格降低5-6分/Wp。 由于受到电池片效率影响以及 破片率的限制，目前薄片化的 市占率仍然很低，发展相对处 于停滞状态。
太阳能级硅片尺寸的过去、现在和将来
2020.1
提纲
① 从半导体级硅片尺寸变化趋势看太阳能级硅片大小发展 ② 从硅太阳电池技术变化趋势看太阳能级硅片薄片化发展
① 从半导体级硅片尺寸变化趋势看太阳能级硅片大小发展
半导体级硅片和太阳能级硅片的制备流程和工艺
采用西门子法可以制备高纯多晶硅，然后以多晶硅为原料，采用直拉法或 悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。太阳能级单晶硅的纯度要求达到 99.9999%，而半导体级单晶硅对纯度的要求达到99.9999999%。
18英寸硅片路漫漫
但实际上，18英寸（450mm）的硅片对于 全球半导体产业仍然还是一个悬而未决的课 题，其中的关键因素是半导体设备供应商， 包括应用材料等企业缺乏研发和生产的积极 性，主要原因在于生产450mm硅片不是简 单地把腔体的直径放大，而是需要重新设计 和制造相应的设备，面对巨大的资本开支和 高端技术人才的引进等难题，企业需要慎重 考虑未来的市场是否有足够的投资回报率， 以寻找成熟的时机进入市场。
电池片、组件生产线产能是按照“通量”来计算的，采用166mm硅片，产能 将比156mm硅片增加13%，摊薄非硅成本，组件功率也将大大提高。
根据我国北部、东北部、中部三个地区的具体测算，组件使用M6单晶硅片 （425Wp）比G1硅片（390Wp）带来的BOS成本节省超过8分/Wp。
166 M6大硅片长时间大有作为
210 M12大硅片需产业协同发展
有望创造超额收益：M9、M10、M12规格硅片分别将电池片环节的总成本 降 低了8.66％、10.41％、12.62％。 制造难度高，热场和工艺是核心难点：径向温差是热应力来源，单晶硅棒拉 制要求径向温差尽量小，以避免增殖位错，以及单晶失败、断线。径向温差 是温度梯度在晶体半径上的积分，同样的热场条件，温度梯度不变，拉晶的 直径越大，径向温差就会越大，导致拉晶过程越困难。此外，大直径拉晶会 增加硅棒重量，对生产企业提拉工艺和后续加工处理技术提出更高是大势所趋
现有拉晶和切片环节均可兼容M6，拉晶所 用热屏直径可以做到229-240mm、热场直径 300mm，大于M6的223mm尺寸，只需调准 热场温度分布、长晶区间的温度梯度等；切 片环节无需调整工装夹具。
电池和组件需要对部分设备进行改造，部分 配件也需要更换，但都是小改动，不需要更 换设备，改造成本低，比较容易实现。