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異質(zhì)結(jié)技術(shù)推廣最大的瓶頸就是設(shè)備成本，最突出的是在非晶硅/微晶硅鍍膜的CVD段。目前主流的PECVD技術(shù)占4億元/GW異質(zhì)結(jié)設(shè)備投資成本的50%左右，按近年來降價(jià)的節(jié)奏、設(shè)備構(gòu)成和成本看，其成本下降空間不大。

而熱絲CVD（HotFilament CVD, 以下簡(jiǎn)稱HoFCVD）技術(shù)，因?yàn)樵聿煌?，設(shè)備的構(gòu)成有了質(zhì)的變化，成本下降空間能大幅打開，短期內(nèi)將CVD設(shè)備成本下降50%以上都是可能的。

按照每GW節(jié)省1億元的投資成本，現(xiàn)在異質(zhì)結(jié)投資的規(guī)劃多在10GW以上，項(xiàng)目投資可節(jié)省10億元人民幣以上，熱絲CVD很可能在短期內(nèi)成為CVD技術(shù)的主流。

1. 原理不同，性能成本自然不同

熱絲CVD的技術(shù)原理是利用SiH4、H2等氣體分子在加熱的金屬絲上發(fā)生催化分解反應(yīng)，產(chǎn)生Si、H、SiHx等“不帶電”的活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)落到基底表面上發(fā)生粘附、遷移、化學(xué)成鍵等反應(yīng)，形成薄膜。


與熱絲CVD技術(shù)原理完全不同，PECVD是使反應(yīng)氣體在輝光放電等離子體中受激分解生成“帶電”的高反應(yīng)活性的基團(tuán)，這些活性基團(tuán)落到基底表面上發(fā)生粘附、遷移、化學(xué)成鍵等反應(yīng)，形成薄膜。


因?yàn)樯鲜龇磻?yīng)原理的不同，在具體的工藝參數(shù)要求方面，二者就產(chǎn)生了顯著的差異，比如說：1）HoFCVD的激發(fā)電源是直流源，PECVD的是高頻交流源（13.56MHz、40MHz等）；2）HoFCVD的沉積氣壓為1-2Pa，PECVD的為幾十Pa，等等。諸如此類的工藝的差異，又帶來了設(shè)備構(gòu)成的巨大差異。最終導(dǎo)致了量產(chǎn)裝備的性能、成本等方面的巨大差異。

2. 優(yōu)勢(shì)明顯，HoFCVD降本空間更大

與PECVD相比，HoFCVD的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：

1）鍍膜質(zhì)量好，速度快：熱絲技術(shù)鍍膜時(shí)薄膜和襯底不受等離子體損傷[1]，有利于形成更高質(zhì)量的薄膜。鍍高質(zhì)量的非晶硅薄膜速度可以是PECVD的10倍以上[2,3]。

2）HoFCVD特氣耗量遠(yuǎn)低于PECVD：僅需用PECVD約1-10%的特氣[4]。已有的研發(fā)機(jī)型和量產(chǎn)機(jī)型上的工作經(jīng)驗(yàn)也充分證明了這一點(diǎn)。

3）HoFCVD不產(chǎn)生粉塵：PECVD反應(yīng)粉塵產(chǎn)生的原因是反應(yīng)氣壓高，且反應(yīng)生成的基團(tuán)帶電，這兩點(diǎn)導(dǎo)致反應(yīng)基團(tuán)易于發(fā)生碰撞并團(tuán)聚，即生成粉塵。由于HWCVD的反應(yīng)氣體壓力比PECVD低得多，且反應(yīng)生成基團(tuán)不帶電，所以無粉塵產(chǎn)生。

4）不用NF3清洗腔體和載板：PECVD每鍍一定時(shí)間必須用NF3氣體清洗腔體和載板。這需要消耗特種NF3氣體，而且占用了大量的設(shè)備機(jī)時(shí)。HoFCVD不需要這個(gè)步驟，所以不用NF3氣體，設(shè)備稼動(dòng)率也要更高，可節(jié)省機(jī)時(shí)~10%。

5）HoFCVD易于實(shí)現(xiàn)更大大產(chǎn)能設(shè)備：HoFCVD技術(shù)通過增加熱絲的長度和增加熱絲的根數(shù)，可以很容易地?cái)U(kuò)大沉積面積，且保持均勻性不下降；其一次鍍膜2個(gè)載板，即相同鍍膜載板面積可以實(shí)現(xiàn)PECVD的2倍產(chǎn)能。目前江西漢可泛半導(dǎo)體技術(shù)有限公司量產(chǎn)的HoFCVD產(chǎn)品已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)8000片/小時(shí)（500MW）的HoFCVD產(chǎn)品，不久的將來將推出16000片/小時(shí)（1GW）的產(chǎn)品。

6）HoFCVD設(shè)備成本較低：熱絲設(shè)備不需要昂貴的射頻電源和復(fù)雜的勻氣系統(tǒng)，載板和腔體要求也低得多，設(shè)備長度等也短很多。這些因素綜合，導(dǎo)致HoFCVD設(shè)備造價(jià)低得多，完全可實(shí)現(xiàn)1億元/GW的目標(biāo)。

7）HoFCVD設(shè)備運(yùn)營成本也更低：熱絲不光可以做產(chǎn)能更大單價(jià)更低的設(shè)備，而且運(yùn)營成本也更低，日本研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算熱絲生產(chǎn)運(yùn)營成本比PECVD低10%左右[5]，江西漢可也報(bào)道過相似結(jié)果。

3. 熱絲先發(fā)，PECVD為何占據(jù)主流？

眾所周知，作為異質(zhì)結(jié)太陽電池技術(shù)的發(fā)明人，日本三洋公司的量產(chǎn)采用的HoFCVD技術(shù)，而且在近10年前產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了1GW！這其實(shí)可以充分說明HoFCVD技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)了。

先發(fā)優(yōu)勢(shì)加上技術(shù)優(yōu)勢(shì)，熱絲CVD本該大量普及，但多年來異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線的主流設(shè)備采用的卻是PECVD技術(shù)。

據(jù)南昌大學(xué)光伏研究團(tuán)隊(duì)黃海賓教授介紹，十年前掌握HoFCVD使用技術(shù)的，只有日本三洋公司一家，而掌握HoFCVD裝備制造技術(shù)的也只有日本愛發(fā)科公司一家，這兩家的保密工作都做的非常好，行業(yè)對(duì)HoFCVD裝備和使用技術(shù)的儲(chǔ)備近乎為“零”，不知其技術(shù)要點(diǎn)和做出高效異質(zhì)結(jié)電池的關(guān)鍵工藝。

再加上HoFCVD技術(shù)與PECVD技術(shù)相比額外用的唯一耗材- 熱絲，因獨(dú)家供應(yīng)被賣到了很高的價(jià)格，這些都極度抑制了HoFCVD技術(shù)的發(fā)展。

而PECVD技術(shù)比HoFCVD技術(shù)早發(fā)明約15年 [6，7]，并已在各行各業(yè)有著大量應(yīng)用。無論在裝備制造還是使用方面，全球包括我國對(duì)PECVD均有豐富的技術(shù)、人才的儲(chǔ)備。隨著日本三洋在光伏領(lǐng)域的退出，當(dāng)異質(zhì)結(jié)技術(shù)在日本之外的地區(qū)（主要是我國）發(fā)展起來時(shí)，行業(yè)普遍選擇了PECVD技術(shù)。

4. 重回主流，熱絲CVD能否實(shí)現(xiàn)反超？

近年來，在南昌大學(xué)光伏研究團(tuán)隊(duì)的努力下，中國的熱絲CVD技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了成熟量產(chǎn)和應(yīng)用，熱絲CVD重回技術(shù)主流已經(jīng)完全可能。

根據(jù)已有報(bào)道，目前國內(nèi)的研發(fā)型HoFCVD設(shè)備制得了轉(zhuǎn)換效率24.7%的異質(zhì)結(jié)電池（9BB，未疊加硅片吸雜、微晶硅、特種TCO、特種減反層等），且設(shè)備用的是自行開發(fā)的國產(chǎn)熱絲，單瓦電池片熱絲材料的耗費(fèi)僅相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品的百分之一。國產(chǎn)熱絲CVD設(shè)備的產(chǎn)能、運(yùn)營費(fèi)用、稼動(dòng)率等方面均有了質(zhì)的飛躍，全面達(dá)到甚至多項(xiàng)超過了現(xiàn)在PECVD的普遍水平。

記者了解到，由江西漢可泛半導(dǎo)體技術(shù)有限公司正在開發(fā)的吉瓦級(jí)異質(zhì)結(jié)單線用HoFCVD生產(chǎn)裝備，有望將每GW產(chǎn)線中的CVD主機(jī)臺(tái)價(jià)格降到1億元以下。

不久的將來，相信異質(zhì)結(jié)技術(shù)的CVD設(shè)備很快將重回HoFCVD時(shí)代！ 

原標(biāo)題：HJT降本神器！熱絲CVD有望短期內(nèi)反超PECVD