為了降低光伏電站度電成本,光伏企業(yè)一直在致力于降低硅料、硅片、電池、組件生產(chǎn)成本,提高電池效率與組件功率。在提高組件功率這一環(huán)節(jié),除了提高電池效率、組件技術(shù)外,還有一個簡單粗暴的方法,就是提高硅片面積,因此這一兩年來,硅片尺寸越做越大,從之前的156到現(xiàn)在的182、210,那這兩種規(guī)格的硅片誰最具備競爭力呢?
一、硅片為何越做越大
隨著技術(shù)進步,單晶硅片尺寸是在不斷變大的。2012年以前,單晶硅片尺寸主要為邊距156mm和125mm兩種類型。2013年底,隆基、中環(huán)等五個主要廠家牽頭統(tǒng)一了標準為156.75mm的硅片尺寸。
2018年5月27日,在由光伏新聞和保利協(xié)鑫聯(lián)合主辦的第二屆硅晶體生長技術(shù)交流會上,保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬博士就指出,大尺寸硅片是硅片企業(yè)未來的一個發(fā)展方向,但需要產(chǎn)業(yè)鏈通力合作。
而今隆基、中環(huán)分別推出166mm、182和210mm尺寸的大硅片。究其原因,即是硅片尺寸的不斷變大可為下游各環(huán)節(jié)帶來諸多方面的降本增效,大硅片降本主要來源于“通量”及“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應(yīng)。
“通量”帶來的降本效應(yīng)即是指硅片變大后產(chǎn)能增加,而相應(yīng)的設(shè)備、人力等無需增加帶來的降本效應(yīng)。在電池環(huán)節(jié),電池產(chǎn)線生產(chǎn)速率以片計算,當硅片面積變大后,電池產(chǎn)能相應(yīng)增加,帶來人工、折舊、三項費用等的攤薄,M12相比M2電池可節(jié)約0.08元/W,降幅25.6%。組件環(huán)節(jié)類似,產(chǎn)能增加帶來人工折舊的攤薄。
“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應(yīng)主要體現(xiàn)在組件端及終端電站,即硅片和組件尺寸變大后,邊框、焊帶等的用量相應(yīng)增加,但增幅小于尺寸面積增幅,而由此可帶來每瓦成本的節(jié)省。該效應(yīng)主要體現(xiàn)在組件端的邊框、焊帶,以及終端電站的支架等。
大硅片還可帶來組件端的效率增加。由于采用更大的硅片及電池,使得電池占組件面積增加,進而在電池片效率相同的情況下,提高組件功率。根據(jù)測算,在電池效率相同的情況下,M12硅片相比M2硅片在組件效率上可提升0.7%。
二、182、210硅片的優(yōu)劣
166硅片充分照顧了2019年之前的硅片、電池、組件老產(chǎn)能的兼容能力,硅片、電池、組件改造成本最低,可以說166對老產(chǎn)能來說是最優(yōu)的硅片尺寸,最容易大量推廣。對于新產(chǎn)能則可以利用更大的硅片進一步降低成本,目前存在182mm與210mm兩種路線
1、182硅片的優(yōu)劣
近日,隆基聯(lián)合六家光伏企業(yè)倡議發(fā)布182mm×182mm硅片標準,他們稱之為M10。他們倡議將182mm×182mm硅片尺寸作為研發(fā)下一代硅片、電池、組件產(chǎn)品的標準尺寸,以推動整個行業(yè)建立基于統(tǒng)一標準的供應(yīng)鏈體系,實現(xiàn)裝備制造體系和客戶應(yīng)用體系的標準化,推動整個行業(yè)的良性發(fā)展。
晶科則認為,應(yīng)該有幾個考量維度:第一、版型設(shè)計的可行性,上下游包括電池片環(huán)節(jié)、玻璃背板等輔材、逆變器和支架的匹配、集中箱運輸、上下料的復(fù)雜度、人員安裝的人體工學(xué)和安全、安裝和維護的便利性等;第二、組件功率和組件效率,既要遷就包裝尺寸、也要保證高功率,同時減少封裝損失,提高組件有效發(fā)電面積,提高能量密度,從能塞進集裝箱的最優(yōu)尺寸倒推硅片尺寸;第三、該規(guī)格采納企業(yè)越多,規(guī)模成本越低,上下游協(xié)同性越強。基于這三個關(guān)鍵點,182mm無疑是目前最理想的硅片尺寸標準和組件尺寸標準。因為它功率可觀、運輸可行、成本可控、且應(yīng)者云集。
182硅片在一定程度上照顧了硅片、電池、組件產(chǎn)線的兼容能力,降本增效的能力比166硅片強。對組件企業(yè)來說,相對210而言,182尺寸的硅片、電池在市場上容易購買,如果不好買210尺寸的電池片,需要溢價才能買得到,對組件企業(yè)來說,就沒意義了。為什么210的硅片、電池片不好買,小編獲悉,2019年之前的單晶爐的副室尺寸不夠大,切210硅片的單晶硅棒無法通過副室進入上爐筒,而切182硅片的單晶硅棒可以通過。
2、210硅片的優(yōu)劣
210硅片降本增效能力最強,比較適合想彎道超車的新建硅片、電池、組件企業(yè),但是在實際生產(chǎn)運輸過程中會碰到很多的問題:
1、熱斑、切片損失、裂片、支架及逆變器兼容等問題;
2、運輸問題:如下圖2所示,集裝箱寬2.35米,高2.58米,根據(jù)集裝箱高度為2580mm的邊界條件,我們可以推算出組件的寬度:2580(集裝箱門高)—100(裝卸余量)—(105+105)(兩個托盤的高度與包裝)=1180+1180。因此,集裝箱決定了組件的寬度最多只能有1180mm。而寬度為1180mm的組件要是裝六列電池片,電池片的寬度不能超過190。因此,天合發(fā)布的210量產(chǎn)組件規(guī)格才選用五列、三分片封裝,把寬度控制在了1.1米以內(nèi)。但這又有新的問題,按照組件電路設(shè)計,最優(yōu)的封裝方式必是偶數(shù)列,奇數(shù)的封裝方式就必須增加一條“跳線”以湊成偶數(shù)形式,這一條“跳線”是有成本的,會使得玻璃、EVA、背板整體增寬1.2cm,并且額外多消耗一條總長2米的匯流條(因跳線,奇數(shù)列的210組件每塊毛估估要額外增加6元左右的成本),另一個小問題是三分片的封裝問題,電池片一切為三,中間的那一片電池兩邊都有切割損傷,無論怎樣封裝,似乎都會有漏電風(fēng)險。210是可以在制造環(huán)節(jié)帶來些“通量價值”,但因硅片過大帶來的封裝難題又會把相關(guān)價值反噬掉很多。
綜上所述,182、210三種規(guī)格的硅片各領(lǐng)風(fēng)騷,未來誰能一統(tǒng)硅片江湖未有定數(shù)。從各種信息來看,166的出現(xiàn)更多的是考慮產(chǎn)品在系統(tǒng)端的價值,即提高組件功率與電流,即提高串功率以降低BOS成本,在166基礎(chǔ)上做182剛好達到集裝箱容許的極限,電流可與15A逆變器相匹配,BOS成本比210節(jié)省2.5分/W以上(固定支架),如使用跟蹤支架BOS成本節(jié)省可達5分/W以上。行業(yè)上下游生態(tài)系統(tǒng)更應(yīng)該看組件尺寸,再由組件尺寸決定硅片尺寸,這才是一個合理的邏輯,我們真正需要的不是大硅片,而是大組件。
一、硅片為何越做越大
隨著技術(shù)進步,單晶硅片尺寸是在不斷變大的。2012年以前,單晶硅片尺寸主要為邊距156mm和125mm兩種類型。2013年底,隆基、中環(huán)等五個主要廠家牽頭統(tǒng)一了標準為156.75mm的硅片尺寸。
2018年5月27日,在由光伏新聞和保利協(xié)鑫聯(lián)合主辦的第二屆硅晶體生長技術(shù)交流會上,保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬博士就指出,大尺寸硅片是硅片企業(yè)未來的一個發(fā)展方向,但需要產(chǎn)業(yè)鏈通力合作。
而今隆基、中環(huán)分別推出166mm、182和210mm尺寸的大硅片。究其原因,即是硅片尺寸的不斷變大可為下游各環(huán)節(jié)帶來諸多方面的降本增效,大硅片降本主要來源于“通量”及“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應(yīng)。
“通量”帶來的降本效應(yīng)即是指硅片變大后產(chǎn)能增加,而相應(yīng)的設(shè)備、人力等無需增加帶來的降本效應(yīng)。在電池環(huán)節(jié),電池產(chǎn)線生產(chǎn)速率以片計算,當硅片面積變大后,電池產(chǎn)能相應(yīng)增加,帶來人工、折舊、三項費用等的攤薄,M12相比M2電池可節(jié)約0.08元/W,降幅25.6%。組件環(huán)節(jié)類似,產(chǎn)能增加帶來人工折舊的攤薄。
“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應(yīng)主要體現(xiàn)在組件端及終端電站,即硅片和組件尺寸變大后,邊框、焊帶等的用量相應(yīng)增加,但增幅小于尺寸面積增幅,而由此可帶來每瓦成本的節(jié)省。該效應(yīng)主要體現(xiàn)在組件端的邊框、焊帶,以及終端電站的支架等。
大硅片還可帶來組件端的效率增加。由于采用更大的硅片及電池,使得電池占組件面積增加,進而在電池片效率相同的情況下,提高組件功率。根據(jù)測算,在電池效率相同的情況下,M12硅片相比M2硅片在組件效率上可提升0.7%。
二、182、210硅片的優(yōu)劣
166硅片充分照顧了2019年之前的硅片、電池、組件老產(chǎn)能的兼容能力,硅片、電池、組件改造成本最低,可以說166對老產(chǎn)能來說是最優(yōu)的硅片尺寸,最容易大量推廣。對于新產(chǎn)能則可以利用更大的硅片進一步降低成本,目前存在182mm與210mm兩種路線
1、182硅片的優(yōu)劣
近日,隆基聯(lián)合六家光伏企業(yè)倡議發(fā)布182mm×182mm硅片標準,他們稱之為M10。他們倡議將182mm×182mm硅片尺寸作為研發(fā)下一代硅片、電池、組件產(chǎn)品的標準尺寸,以推動整個行業(yè)建立基于統(tǒng)一標準的供應(yīng)鏈體系,實現(xiàn)裝備制造體系和客戶應(yīng)用體系的標準化,推動整個行業(yè)的良性發(fā)展。
晶科則認為,應(yīng)該有幾個考量維度:第一、版型設(shè)計的可行性,上下游包括電池片環(huán)節(jié)、玻璃背板等輔材、逆變器和支架的匹配、集中箱運輸、上下料的復(fù)雜度、人員安裝的人體工學(xué)和安全、安裝和維護的便利性等;第二、組件功率和組件效率,既要遷就包裝尺寸、也要保證高功率,同時減少封裝損失,提高組件有效發(fā)電面積,提高能量密度,從能塞進集裝箱的最優(yōu)尺寸倒推硅片尺寸;第三、該規(guī)格采納企業(yè)越多,規(guī)模成本越低,上下游協(xié)同性越強。基于這三個關(guān)鍵點,182mm無疑是目前最理想的硅片尺寸標準和組件尺寸標準。因為它功率可觀、運輸可行、成本可控、且應(yīng)者云集。
182硅片在一定程度上照顧了硅片、電池、組件產(chǎn)線的兼容能力,降本增效的能力比166硅片強。對組件企業(yè)來說,相對210而言,182尺寸的硅片、電池在市場上容易購買,如果不好買210尺寸的電池片,需要溢價才能買得到,對組件企業(yè)來說,就沒意義了。為什么210的硅片、電池片不好買,小編獲悉,2019年之前的單晶爐的副室尺寸不夠大,切210硅片的單晶硅棒無法通過副室進入上爐筒,而切182硅片的單晶硅棒可以通過。
2、210硅片的優(yōu)劣
210硅片降本增效能力最強,比較適合想彎道超車的新建硅片、電池、組件企業(yè),但是在實際生產(chǎn)運輸過程中會碰到很多的問題:
1、熱斑、切片損失、裂片、支架及逆變器兼容等問題;
2、運輸問題:如下圖2所示,集裝箱寬2.35米,高2.58米,根據(jù)集裝箱高度為2580mm的邊界條件,我們可以推算出組件的寬度:2580(集裝箱門高)—100(裝卸余量)—(105+105)(兩個托盤的高度與包裝)=1180+1180。因此,集裝箱決定了組件的寬度最多只能有1180mm。而寬度為1180mm的組件要是裝六列電池片,電池片的寬度不能超過190。因此,天合發(fā)布的210量產(chǎn)組件規(guī)格才選用五列、三分片封裝,把寬度控制在了1.1米以內(nèi)。但這又有新的問題,按照組件電路設(shè)計,最優(yōu)的封裝方式必是偶數(shù)列,奇數(shù)的封裝方式就必須增加一條“跳線”以湊成偶數(shù)形式,這一條“跳線”是有成本的,會使得玻璃、EVA、背板整體增寬1.2cm,并且額外多消耗一條總長2米的匯流條(因跳線,奇數(shù)列的210組件每塊毛估估要額外增加6元左右的成本),另一個小問題是三分片的封裝問題,電池片一切為三,中間的那一片電池兩邊都有切割損傷,無論怎樣封裝,似乎都會有漏電風(fēng)險。210是可以在制造環(huán)節(jié)帶來些“通量價值”,但因硅片過大帶來的封裝難題又會把相關(guān)價值反噬掉很多。
圖2、集裝箱示意圖
圖3、包裝后組件與托盤示意圖
圖4、貨柜運輸組件示意圖
綜上所述,182、210三種規(guī)格的硅片各領(lǐng)風(fēng)騷,未來誰能一統(tǒng)硅片江湖未有定數(shù)。從各種信息來看,166的出現(xiàn)更多的是考慮產(chǎn)品在系統(tǒng)端的價值,即提高組件功率與電流,即提高串功率以降低BOS成本,在166基礎(chǔ)上做182剛好達到集裝箱容許的極限,電流可與15A逆變器相匹配,BOS成本比210節(jié)省2.5分/W以上(固定支架),如使用跟蹤支架BOS成本節(jié)省可達5分/W以上。行業(yè)上下游生態(tài)系統(tǒng)更應(yīng)該看組件尺寸,再由組件尺寸決定硅片尺寸,這才是一個合理的邏輯,我們真正需要的不是大硅片,而是大組件。