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上海凯世通 -光伏 离子注入 量产设备的国产化之路 上海凯世通半导体有限公司 上海市浦东新区张江高科园区牛顿路 200号 7号楼 Kingstone Semiconductor Company 04.2017 Contact: John.Chenkingstonesemi Confidential 2 - 2 - Confidential 离子注入的历史 此处请 John加 1-2页的离子注入技术的基本介绍及宏观设备发展历史 1986年结果 Confidential 离子注入的广泛应用 太阳能电池制造工艺应用 光伏 离子注入机 半导体分立器件与 IC工艺应用 IC离子注入 机 FinFET离子注入机 碳化硅离子注入机 氢离子注入机 新型平板显示器件工艺应用 G6AMOLED离子注入机 材料改性工艺与生物 育种应用 特种金属离子注入机 离子束辅助沉积镀膜 等离子体镀膜喷涂 医疗环保领域应用 等离子体美容 等离子体消毒 废水处理 2 - 2 - 离子注入 在实现背面选择性掺杂后 ， 可提供高质量背场 ， 进 一步 降 低复 合 ， 提 高开 压 和效率 。 高效双面电池的关键 ； 离子注入实现单面掺杂 的规模化 生 产 ， 未 来结合 低压气相沉积 （ LPCVD） 可制 备 TopCON结构 ， 进一步提升电池开压和效率 ，实现类似 HIT/HBC的双面或 IBC电池 。 光伏 行 业 在纯粹的单多晶电池之争尚未决出胜负的时候， 又逐渐的 开始 两级 分 化 为 低 成 本 多 晶电 池 组 件 （ 主 要技 术 为 黑硅， PERC等 ； 和高端 N型电池组件 （主要电池结构为 PERT和 IBC，代表企业为 LG，中来 ，英利等），市场呈现多样化 。 数据来源 ： 2016-SNEC、 2016-Intersolar、 2016-PV Japan Confidential 光伏行业 的技术发展 趋势 离子注入优势在于需要多 次掺 杂的电池生产 21.5% Confidential 光伏行业对制造设备的诉求趋势 电池降本之路： 薄片化、大尺寸、大产能 数据来源 ： ITRPV Eighth Edition 2017 国内某大型单晶硅片生产企业已经向海外 N型电池生产厂家100%供应 160um厚硅片。 薄片化对于 N型双面电池来说是天然的适合、也是真正的更容易实现的 Confidential 光伏行业对制造设备的诉求趋势 电池降本之路： 薄片化、大尺寸、大产能 数据来源 ： ITRPV Eighth Edition 2017 从 156mm到 161.75mm，硅片越来越大 国外某 N型高效电池生产厂家已接近 100%使用 161.75mm边长，160um厚的 N型硅片 Confidential 光伏行业对制造设备的诉求趋势 电池降本之路： 薄片化、大尺寸、大产能 数据来源 ： ITRPV Eighth Edition 2017 掺杂工序的工艺设备基本都已达到4000-5000wph的量产产能水平 Confidential 光伏行业对制造设备的诉求趋势 电池降本之路： 薄片化、大尺寸、大产能 数据来源 ： ITRPV Eighth Edition 2017 掺杂工序的工艺设备基本都已达到4000-5000wph的量产产能水平 Confidential 对离子注入技术的挑战和机遇 挑战：成本压力 离子注入机从出生那天起就是昂贵、产能慢、 Uptime相对低的设备类型。对于半导体、甚至平板显示行业来说，设备投资与产值相比占大比重，所以对设备的高固定资产投入是常态，对于设备的产能要求不高，维护使用成本并不敏感。 但是对于光伏行业来说，对于固定资产投入的敏感度是很高的，对维护使用成本同样也很敏感，换言之，就是希望设备便宜产能大。 离子注入设备，需要为光伏做极大的改动，去适应这样的成本需求。不仅要产能越来越大，还有造价非常便宜。 凯世通为此在设计上降本，去除了质量分析，引入了固态磷替代低压磷烷。同时大力开发和培养国内供应商来支持整机制造成本下降！ Confidential 对离子注入技术的挑战和机遇 挑战：技术难度 如何快速、低碎片的传输太阳能硅片 离子注入机以前为半导体集成电路行业使用，硅片都很大（ 12英寸），很厚（相对光伏），传输速度要求不高，所以不易碎。 太阳能硅片越来越大、同时越来越薄，对于真空下快速传输又要低碎片是很大的挑战。经过长时间的测试，选型，结论是只有水平式皮带传送才能一劳永逸的解决这个问题。 水平式、皮带传送 Confidential 对离子注入技术的挑战和机遇 挑战：技术难度 如何让极低成本的固态磷离子源稳定大束流 防止离子源束流大幅波动 ：使用固态磷源的离子源的长时间稳定工作一直以来都是技术难点，尤其是大束流、大产能情况下需要频繁抽放真空。凯世通 增加固态磷离子源的自动控制反馈 ：不像 PH3气体可以简单的通过 MFC来实现气体流量的控制，进而控制离子源的工作状态。固态磷源虽然在使用成本上有着极大的优势，但是本身很难进行直接的流量控制，所以完成自动化软件控制的技术门槛很高。凯世通通过大生产中的数据分析，形成了完全自主知识产权的固态磷离子源的自动控制反馈电路，实现了软件完成固态磷离子源束流的维持和稳定，大幅减少人为干预。 进一步改进现有离子源的腔体结构设计，单个离子源的束流密度增大 40% 增加可自进行对准的 SE结构（双离子源下）或 PERL结构（单离子源下）的选择性注入装置，且完全绕开美国应用材料 AMAT公司原有的梳子状 mask等选择性掺杂专利壁垒。 凯世通的光伏 离 子注入机 Ion Solar, 第一代 光伏离子 注 入设备 （ 2011 2014） 具有质量分析， 采用金属托盘传送 产能 1500WPH iPV-2000 第二代 光伏离子 注入设备 （ 2014 2017） 略去了质量分析，采用塑胶皮带水平传送硅片 省去昂贵的磷烷，使用廉价的固态磷 产能 1500-1700WPH Confidential iPV-3000 第 三 代 光伏 离子 注入设备 （ 2017 ） 维持塑胶皮带水平传送硅片和固态磷离子源 改进的大束流离子源，束流提升 40% 增加选择性掺杂功能 实现机器人全自动上下料盒 产能 2600-3000WPH 16 Confidential 厂家价格指数设计产能磷源传送方式大尺寸硅片切换是否适应薄片/ I B C是否有选择性掺杂功能使用成本（不含折旧）使用成本（含折旧）0.07 3元 / 片 0.12 元/ 片 0.21 元/ 片有，且自对准 无 有，无法很好对准可以 实测 140 u m 都可以顺利 完全无法适应，薄片破片率高0.03 2元 / 片 0.05 4元 / 片 0.09 元/ 片单向皮带，水平式，无机械接触 双向皮带，水平式，无机械接触 托盘，水平加垂直，大量快速机械接触无需调整 简单调整，不换花篮 全套托盘更换，重新校准自动化，复杂260 0- 300 0W P H140 0W P H（实际最高到160 0W P H ）300 0W P H （实际最高到260 0W P H ）固态磷 （ 0.29 分/ 片） 固态磷（ 0.42 分/ 片） 低压磷烷（4 .2分 / 片）凯世通i p v - 30 00 凯世通i p v - 20 00 I 公司光伏 离 子注入机 市场对比 17 Confidential 光伏 离 子注入机 国产化的痛点 Confidential 痛点 1：核心关键部件难以国产化 与大多数国产高端装备行业一样，离子注入机这类集成化程度很高的设备中需要用到很多关键的 高压电源、真空泵、真空计 等核心基础部件，这些部件在相当长一段时间内可能看不到合格的国产化的节点。但是恰恰这些部件占了设备材料成本的相当大比重。当前光伏注入机的材料国产化率仅在 50%左右 。 这不仅是离子注入机和光伏设备行业面临的问题， 在集成电路行业和显示面板行业也同样存在，需要较长时间的技术积累和开拓来改变现状。 凯世通还是在很多关键部件上做了很多努力，使得国内的供应商逐渐有了加工制造一些核心模块的能力。 凯世通光伏离子注入机最核心的离子源硬件部分完全实现了国内的加工制造。核心的控制电路及软件也都完全掌握了自主的知识产权和持续研发能力。 18 Confidential 光伏 离 子注入机 国产化的痛点 Confidential 痛点 2：离子注入机国内人才梯队的建设 离子注入机虽然集成化程度很高，有大量的标准件构成。但针对不同需求，进行合理的创新设计和整合却并不是那么容易。尤其是对于新的应用领域和工艺需求，需要对离子注入的物理原理有非常扎实的理论和实践基础才可以去尝试设计。 国内在离子注入装备领域的相关人才储备其实还是相当匮乏的。 凯世通在国内扎根 8年，核心的年轻技术人才队伍已经比较完善，也非常稳定。但这个过程花费了美国归国的创始团队相当长的时间，且过程中好的苗子寥寥无几。 未来可能更多的需要借助产学研联合平台进一步推动离子注入技术领域各方面人才的基础培养。 19 Confidential 光伏 离 子注入机 在光伏行业中未来发展遇到的问题 Confidential 离子注入机在光伏中的大规模使用单一的依赖 N型高效电池 可以说没有 N型的高效电池，如 N-PERT， IBC的兴起，离子注入技术在光伏行业中是很难有立足之地的。N型技术和市场的发展也高度的影响着光伏离子注入机的市场发展。 但目前 N型高效电池生产能力的进一步扩大，生产成本的进一步降低却不仅仅只依赖于离子注入设备的进步。例如硼掺杂工艺设备、硼接触银浆等国产化要达到与国际一流水平产品正面竞争，依然还有很长一段路。 N型高效电池技术的进一步产业化和降本，需要整个产业链的国产化努力 。 诸 如降低 N型硅片制造成本、关键工艺设备国产化、 N型电池银浆国产化等方面的突破都会降低 N型高效电池生产成本，推进 N型高效电 池和双玻组件的应用和发展。 同时，凯世通也将不懈的在光伏行业中挖掘和开发更多的可以发挥和使用离子注入设备的相关产品和领域。争取在光伏行业实现离子注入相关设备的多元化使用。 20 Confidential 22 Thank you for your attention! Confidential
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