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隨著2017年1月1日?qǐng)?zhí)行新光伏上網(wǎng)電價(jià)，我國(guó)太陽(yáng)能三類資源區(qū)上網(wǎng)電價(jià)來(lái)到0.65、0.75、0.85元/kwh，進(jìn)一步逼近平價(jià)上網(wǎng)。斷奶勢(shì)在必行，如何降本增效成為光伏企業(yè)的必答題。
光伏組件是電站運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分，在光伏電站投資中組件成本占比約為45%，組件成本的下降將會(huì)帶動(dòng)光伏系統(tǒng)整體成本下降。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測(cè)算，光伏組件成本每下降1元，光伏發(fā)電系統(tǒng)成本將下降0.1元。而組件效率的提升將直接給光伏電站帶來(lái)更多的發(fā)電量，增加電站業(yè)主收益。
因此，光伏組件成為光伏發(fā)電降本增效的主要環(huán)節(jié)，組件企業(yè)在成本效率上打響爭(zhēng)奪戰(zhàn)，這其中又以晶硅組件的單多晶之爭(zhēng)為主。
斬不斷的單多晶之爭(zhēng)
晶硅是太陽(yáng)能利用最主要的光伏材料。當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅，如果晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則為多晶硅。
從效率上看，單晶硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率高。從制作成本上看，多晶硅太陽(yáng)能材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總成本較低，因此得到大規(guī)模發(fā)展。
在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，多晶、單晶光伏組件市場(chǎng)率維持在8：2的格局，這是35年來(lái)市場(chǎng)選擇的結(jié)果。而近兩年隨著金剛線切割在單晶上的利用使得單晶成本有了顯著下降，市場(chǎng)的平衡隨之被打破。
有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2017年單、多晶市場(chǎng)占比或?qū)⒏臑?：6。單晶降低了成本，多晶也在努力提升效率。近期，天合光能宣布其HoneyPlus高效多晶硅太陽(yáng)電池組件(mc-Si)孔徑效率達(dá)19.86%;無(wú)錫尚德宣布其量產(chǎn)的多晶PERC電池效率最高達(dá)20%。但是在效率上，多晶組件趕超單晶組件仍有難度。
在這場(chǎng)效率成本之戰(zhàn)中，業(yè)內(nèi)人士表示，如果單晶硅片價(jià)格超出多晶硅片的部分在12%以內(nèi)，單晶是劃算的，因?yàn)閱尉矢?如果單晶比多晶貴12%以上，即使單晶效率高，也不劃算。也就是人們熟知的硅片“0.6元價(jià)差”。
1366科技CEO Frank van Mierlo
因而，如果效率無(wú)法趕超單晶，那么保持成本上的優(yōu)勢(shì)是多晶企業(yè)的布局重點(diǎn)。
直接法硅片 成本降低50%
當(dāng)制造工藝成熟以后，核心材料的價(jià)格下降和用量的削減是光伏組件不斷降價(jià)的主因。
在光伏組件的成本構(gòu)成中，硅片占了35%-40%左右，可見(jiàn)降低硅片成本對(duì)降低組件以及光伏電站系統(tǒng)成本有著至關(guān)重要的作用。這也是多晶積極推動(dòng)金剛線切割的動(dòng)因。
然而，切割工藝總歸存在浪費(fèi)。據(jù)了解，傳統(tǒng)的硅片制造工藝需要先把多晶硅熔化、拉晶或鑄錠，然后切成小的方塊，經(jīng)過(guò)打磨，拋光等，最后用線切割成片，在硅片切割工藝過(guò)程中白白浪費(fèi)了近50%的硅料，并使用大量的鋼線、砂漿等輔材。
有沒(méi)有一種方法可以避免硅片切割環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，從而降低硅片生產(chǎn)成本呢?1366科技給出了答案。
據(jù)Frank介紹，1366科技采用了直接法硅片技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。所謂直接法硅片即將多晶硅投入硅片生長(zhǎng)爐中，加熱使其熔化，之后將其表層冷卻結(jié)晶成長(zhǎng)出多晶硅片，這就像冬天的湖面結(jié)冰一樣。然后將硅片取出，裁切成規(guī)定尺寸，速度約為每片20秒，而裁切下來(lái)的硅片還可以回收。如此，直接法硅片減化了硅片鑄錠、切割等生產(chǎn)步驟，避免了硅的浪費(fèi)，可使成本下降50%，并且節(jié)省了整個(gè)硅片總能源消耗的三分之二。
如上圖所示，那條藍(lán)色的線就是多晶金剛線切割所達(dá)到的成本極限，1366科技認(rèn)為，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到3GW時(shí)采用直接法硅片技術(shù)，硅成本可達(dá)$0.158/片，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到7GW時(shí)，硅成本達(dá)到$0.099/片。直接法硅片技術(shù)為延續(xù)多晶的市場(chǎng)主導(dǎo)地位提供了一種成本極低的選擇。
此外，直接法硅片的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是該技術(shù)可以與PREC技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到1+1>2的效果。前不久，1366科技和韓華QCELLS宣布采用直接硅片技術(shù)與Q.ANTUM背鈍化電池技術(shù)的電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到19.6%。Frank表示有信心在2017年Q1實(shí)現(xiàn)20%轉(zhuǎn)化效率的目標(biāo)。
Frank繼續(xù)介紹，“當(dāng)用到PERC技術(shù)的時(shí)候，如果厚度可以降低，對(duì)光子的利用可以更加充分，但現(xiàn)在的工藝沒(méi)有辦法讓硅片更薄。如果切得更薄，那么在切片環(huán)節(jié)將得不償失——電池過(guò)程的碎片率太高了。1366科技采用的是3D生長(zhǎng)的硅片，可以做到邊緣很厚，而中間薄，整個(gè)硅片同樣有基于100-200微米的強(qiáng)度。我們給下游的電池制造提供了更多的可能性。”
經(jīng)過(guò)7年時(shí)間，1366直接法硅片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，并且成功安裝在德國(guó)、美國(guó)的電站中。2016年年底在日本1MW的示范項(xiàng)目中一半使用了直接法硅片。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國(guó)光伏并網(wǎng)容量約為34.24GW，連續(xù)兩年領(lǐng)跑全球。在Frank看來(lái)，中國(guó)是重要的光伏市場(chǎng)，1366科技正在中國(guó)尋找合適的合作伙伴來(lái)建立直接硅片工廠，一起推動(dòng)直接硅片的發(fā)展，加快平價(jià)上網(wǎng)的早日到來(lái)。
光伏組件是電站運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分，在光伏電站投資中組件成本占比約為45%，組件成本的下降將會(huì)帶動(dòng)光伏系統(tǒng)整體成本下降。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測(cè)算，光伏組件成本每下降1元，光伏發(fā)電系統(tǒng)成本將下降0.1元。而組件效率的提升將直接給光伏電站帶來(lái)更多的發(fā)電量，增加電站業(yè)主收益。
因此，光伏組件成為光伏發(fā)電降本增效的主要環(huán)節(jié)，組件企業(yè)在成本效率上打響爭(zhēng)奪戰(zhàn)，這其中又以晶硅組件的單多晶之爭(zhēng)為主。
斬不斷的單多晶之爭(zhēng)
晶硅是太陽(yáng)能利用最主要的光伏材料。當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅，如果晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則為多晶硅。
從效率上看，單晶硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率高。從制作成本上看，多晶硅太陽(yáng)能材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總成本較低，因此得到大規(guī)模發(fā)展。
在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，多晶、單晶光伏組件市場(chǎng)率維持在8：2的格局，這是35年來(lái)市場(chǎng)選擇的結(jié)果。而近兩年隨著金剛線切割在單晶上的利用使得單晶成本有了顯著下降，市場(chǎng)的平衡隨之被打破。
有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2017年單、多晶市場(chǎng)占比或?qū)⒏臑?：6。單晶降低了成本，多晶也在努力提升效率。近期，天合光能宣布其HoneyPlus高效多晶硅太陽(yáng)電池組件(mc-Si)孔徑效率達(dá)19.86%;無(wú)錫尚德宣布其量產(chǎn)的多晶PERC電池效率最高達(dá)20%。但是在效率上，多晶組件趕超單晶組件仍有難度。
在這場(chǎng)效率成本之戰(zhàn)中，業(yè)內(nèi)人士表示，如果單晶硅片價(jià)格超出多晶硅片的部分在12%以內(nèi)，單晶是劃算的，因?yàn)閱尉矢?如果單晶比多晶貴12%以上，即使單晶效率高，也不劃算。也就是人們熟知的硅片“0.6元價(jià)差”。
1366科技CEO Frank van Mierlo
因而，如果效率無(wú)法趕超單晶，那么保持成本上的優(yōu)勢(shì)是多晶企業(yè)的布局重點(diǎn)。
直接法硅片 成本降低50%
當(dāng)制造工藝成熟以后，核心材料的價(jià)格下降和用量的削減是光伏組件不斷降價(jià)的主因。
在光伏組件的成本構(gòu)成中，硅片占了35%-40%左右，可見(jiàn)降低硅片成本對(duì)降低組件以及光伏電站系統(tǒng)成本有著至關(guān)重要的作用。這也是多晶積極推動(dòng)金剛線切割的動(dòng)因。
然而，切割工藝總歸存在浪費(fèi)。據(jù)了解，傳統(tǒng)的硅片制造工藝需要先把多晶硅熔化、拉晶或鑄錠，然后切成小的方塊，經(jīng)過(guò)打磨，拋光等，最后用線切割成片，在硅片切割工藝過(guò)程中白白浪費(fèi)了近50%的硅料，并使用大量的鋼線、砂漿等輔材。
有沒(méi)有一種方法可以避免硅片切割環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，從而降低硅片生產(chǎn)成本呢?1366科技給出了答案。
據(jù)Frank介紹，1366科技采用了直接法硅片技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。所謂直接法硅片即將多晶硅投入硅片生長(zhǎng)爐中，加熱使其熔化，之后將其表層冷卻結(jié)晶成長(zhǎng)出多晶硅片，這就像冬天的湖面結(jié)冰一樣。然后將硅片取出，裁切成規(guī)定尺寸，速度約為每片20秒，而裁切下來(lái)的硅片還可以回收。如此，直接法硅片減化了硅片鑄錠、切割等生產(chǎn)步驟，避免了硅的浪費(fèi)，可使成本下降50%，并且節(jié)省了整個(gè)硅片總能源消耗的三分之二。
資料來(lái)自1366科技
如上圖所示，那條藍(lán)色的線就是多晶金剛線切割所達(dá)到的成本極限，1366科技認(rèn)為，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到3GW時(shí)采用直接法硅片技術(shù)，硅成本可達(dá)$0.158/片，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到7GW時(shí)，硅成本達(dá)到$0.099/片。直接法硅片技術(shù)為延續(xù)多晶的市場(chǎng)主導(dǎo)地位提供了一種成本極低的選擇。
此外，直接法硅片的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是該技術(shù)可以與PREC技術(shù)相結(jié)合，從而達(dá)到1+1>2的效果。前不久，1366科技和韓華QCELLS宣布采用直接硅片技術(shù)與Q.ANTUM背鈍化電池技術(shù)的電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到19.6%。Frank表示有信心在2017年Q1實(shí)現(xiàn)20%轉(zhuǎn)化效率的目標(biāo)。
Frank繼續(xù)介紹，“當(dāng)用到PERC技術(shù)的時(shí)候，如果厚度可以降低，對(duì)光子的利用可以更加充分，但現(xiàn)在的工藝沒(méi)有辦法讓硅片更薄。如果切得更薄，那么在切片環(huán)節(jié)將得不償失——電池過(guò)程的碎片率太高了。1366科技采用的是3D生長(zhǎng)的硅片，可以做到邊緣很厚，而中間薄，整個(gè)硅片同樣有基于100-200微米的強(qiáng)度。我們給下游的電池制造提供了更多的可能性。”
經(jīng)過(guò)7年時(shí)間，1366直接法硅片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，并且成功安裝在德國(guó)、美國(guó)的電站中。2016年年底在日本1MW的示范項(xiàng)目中一半使用了直接法硅片。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國(guó)光伏并網(wǎng)容量約為34.24GW，連續(xù)兩年領(lǐng)跑全球。在Frank看來(lái)，中國(guó)是重要的光伏市場(chǎng)，1366科技正在中國(guó)尋找合適的合作伙伴來(lái)建立直接硅片工廠，一起推動(dòng)直接硅片的發(fā)展，加快平價(jià)上網(wǎng)的早日到來(lái)。
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