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100mm—210mm 硅片尺寸演變40年
發布時間:2020-07-20      點擊次數:377

       光伏硅片的尺寸源自半導體硅片,在發展節奏上光伏要落后于半導體1到2代,多年來半導體硅片尺寸不斷增大,光伏硅片也隨之經歷了從小到大的過程,那大尺寸硅片為光伏行業產業鏈帶來了哪些變化?

       對于上游硅片制造商來說,硅片尺寸變大可以降低硅片企業的三大成本:硅料、拉晶、切片。相同數量硅料在硅棒直徑變大的情況下,可以減少拉晶次數,降低能耗,從而降低拉晶成本,同時大尺寸硅片可以減少切片次數,降低切片成本和硅片的單瓦成本。

       對于中下游電池、組件制造商來說,硅片尺寸變大可以加快硅片到組件的生產速度,從而還會帶來人力、水電等生產運營成本的降低,攤薄電池組件生產環節中的非硅成本。

       對于電站客戶來講,相同的電站規模下,組件尺寸越大,所需組件數量越少,從而減少對應的支架、匯流箱、電纜成本以及運輸安裝費用等。同時大尺寸硅片會在一定程度上提升組件的功率和品質,在降低電站成本的同時提升電站發電量。

       在攤薄成本和提升組件品質的驅動力下,1981年至今40年來,光伏硅片尺寸從100mm發展到210mm,規格翻了一番,這期間經歷了什么,讓我們來一探究竟。

       一、1981—2012年:100mm—156mm

       在1981年到2012年之間,硅片的邊距為100mm和125mm,并以125mm硅片為主。之后硅片的邊距由125mm大幅度提高到156mm(即M0),增幅高達54.1%,156mm硅片逐漸成為p型單晶和多晶硅片的流行選擇。2014年前后125mm P型硅片基本淘汰,僅應用于一些IBC、HIT電池組件。

       二、2012—2018年:M0—M2

       2013年底,五個主要電池片生產廠家牽頭統一了標準為156.75mm的M1(邊距156.75mm,直徑205mm)和M2(邊距156.75mm,直徑210mm)硅片,這是硅片尺寸發展史上的一大變革。2017年該尺寸標準得到SEMI標準委員會審核通過,2018年多晶硅片國標修訂版本也確定了156.75mm為標準邊長,并建議未來的尺寸增加以1mm的倍數來變化。

       而提升硅片面積的主要方式有兩個,即增大邊距和增大對角。值得一提的是M1、M2在將邊距上調至156.75mm之后,M2又進一步減小單晶硅片倒角,增大了對角,做到在不改變組件尺寸的情況下,通過提升2.2%的硅片面積,便使組件功率提升了一個檔(5Wp以上),并提高了組件封裝效率。同時由于M2尺寸改動較小,設備無需做大規格變動,一年便可以完成切換并投入生產。這促使M2硅片迅速占領市場,一直到2018年,業內主流的單晶硅片全部采用M2標準,市占率高達85%。

       據統計,2017年M0、M1硅片已經完全不再生產,2019年156.75mm尺寸市場占比約61%,CPIA預計156.75mm產品2020年占比將大幅下降,2022年市場將徹底告別156.75mm尺寸硅片。

       三、2018年至今:M2—M6

       在對高功率組件需求日漸上漲的形勢之下,部分廠商開始通過增加電池面積來達到這一目的,使得市場上出現157.0、157.3、157.5、157.75、158.0等尺寸多樣化的硅片,這給產業鏈的組織管理帶來極大的不便。

       混戰過后,市場上出現兩種主流尺寸:G1方單晶(邊距158.75mm)和M6(邊距166mm)大硅片。2018年,G1硅片率先問世,而在G1硅片還未站穩腳跟,市占率僅有10%之時,2019年6月份M6硅片下線。這期間,2019年,頭部廠家推出M4(邊距161.7mm)產品,面積比M2增加5.7%,并少量存在于市場,產品以N型雙面組件為主。

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       據中國光伏行業協會統計,2019年G1硅片市場占比31.8%,預計2020年G1尺寸硅片將超過156.75mm占據市場主流,占比有望超過40%。由上圖可以看出,G1方單晶本質上和M6尺寸是一樣的,區別只是在于是否保留硅片的倒角,但是二者的利潤分配不同。G1的超額利潤主要在硅片,M6的超額利潤主要在電池和組件。在組件端,G1超額利潤4分錢/W,其中組件售價溢價2分錢/W,組件成本溢價2分錢/W;而M6超額利潤高達13分錢/W,其中組件售價溢價8分錢/W,組件成本溢價5分錢/W。毋庸置疑,超額利潤一定程度上代表著產品的先進程度,雖然M6在硅片環節凈利率較低,但是在電池組件環節凈利率碾壓G1,更有利于產業鏈共同發展進步。CPIA預計2021年M6硅片占比將超過60%,成為主流。

       在大硅片混戰之時,市場上出現了不同的聲音。晶科考慮到硅片與整個行業產業鏈的匹配性,推出163mm尺寸,適合于產業鏈現有的大部分產能。另外晶科將163mm硅片應用于Tiger組件,這款更高能量密度的組件將提供10%以上的功率增益。晶科全球產品管理總監周超杰認為硅片尺寸不可能大到無邊無際,比起擴大版型,晶科更希望通過高能量密度的方式去降低度電成本,2020年Tiger產能將達9GW。

       四、硅片尺寸的極致:210mm

       2019年8月,G12(邊距210mm)大硅片下線,相比M6硅片面積大幅提升了60.8%,將硅片尺寸推到極致,并實現了三個否定:否定現有產品、否定現有技術、否定現有自我。據相關數據顯示,G12電池片成本較M2降低25.56%,組件成本降低16.8%。在電站建設環節比166mm節約12%的BOS成本,相應的LCOE降低4.1%。

       然而,業內對于166和210的激烈辯論不曾停止,其中最大的“糾結點”在于伴隨210硅片到來的產線改造,企業需要考慮雖然210做到了增效,但是在加上改造費用后是否還能實現降本的問題。

       但需要知道的是,210尺寸硅片生產線完全可以向下囊括166尺寸,而166是在不改變現有組件尺寸的情況下硅片的極限尺寸,同時也是部分設備允許的尺寸上限,無法向上兼容210甚至以后更大尺寸產品。由此看來,隨著硅片的大尺寸化趨勢,產線的改造只是早晚問題。

       大尺寸硅片的戰爭從不曾停止,40年來硅片尺寸的變化映射的是整個行業的平價進程,隨著平價時代到來,光伏行業的新起點也剛剛開始。

       文章來源:北極星太陽能光伏網

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