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    單晶對多晶的降維打擊:始于金剛線 陷于成本 終于效率
    作者:www.danielleblazer.com 發布于:2020-9-21 0:00:48 點擊量:

      三十年河東,三十年河西!具體到光伏行業中的多晶和單晶,則更是三年河東,三年河西。15年單晶硅片市場份額在國內跌到冰點,降低到18%,單晶硅片甚至和多晶硅片同價,但是2016年國內單晶市場開始回暖,上升到27%,2017年市場份額進一步上升到35%,2018年則到了49%,2019年單晶市場份額繼續提升,毋庸置疑肯定超過了60%。那么,單晶是如何實現這一步又一步的逆襲的呢?

      晶硅市場中單多晶市場份額對比

      一、單晶對多晶的降維打擊始于金剛線

      在光伏行業,單晶硅的歷史比多晶鑄錠更悠久,在半導體時代單晶甚至是一度占據主導地位。但事情卻在2004年-2005年間發生了巨變。

      2005年,德國可再生能源法的通過,引發了光伏產業的發展熱潮,巨大的需求讓光伏大多轉向了盡管品質稍差,但擴張更快、門檻更低的多晶路線。這一時期,大量投資進入光伏產業,基本都選擇了多晶方向。了解多晶的人都知道,鑄錠是全自動化運行,將裝滿硅料的石英坩堝放入鑄錠爐,運行三天后,一個硅錠出來,基本很少需要人工干預,因此一個新員工培訓三天就能上崗,而拉晶生產人員的培訓,最少需要半年。再加之早先光伏行業“擁硅為王”,而多晶對硅料的忍耐度較高,菜花料、鍋底料、半導體廢料等等多晶都能消化,當時賽維全世界買各種廢料,硅料分選部一度成為賽維最大的一個部門。

      由于多晶擴產快、對硅料要求低,導致了多晶硅片與單晶硅片相比,生產成本更低,光伏發電最終比的是性價比,因此從05年到2015年十余年間,單晶只有招架之功,毫無還手之力。

      為了徹底扭轉單晶的頹勢,除了不斷提高單晶電池效率外,也必須大幅降低單晶硅片的成本,而硅片成本包含硅料成本和非硅成本兩個部分,對單晶硅片企業來說,只能大力降低硅片的非硅成本,也就是切片成本和拉晶成本。

      為了降低切片成本,隆基率先將金剛線切片技術全面量產,大大降低了切片成本,給競爭對手造成了巨大的壓力;為了不受日本中村等進口金剛線供應商掣肘,隆基一直在培養楊凌美暢、岱勒新材等國內金剛線供應商,并讓他們進行良性競爭,不斷細化金剛線直徑,不斷降低切片成本。

      可以說,隆基最早在行業推動金剛線切片技術應用,培育了國內供應鏈企業,支持了全行業金剛線切割技術的推廣,此一項技術的推廣,每年可為光伏行業節約成本120億元。目前隆基已經批量使用47微米金剛線,45微米金剛線也開始推廣。

      金剛線切片技術的推廣,以及拉晶技術的不斷提高,使得單晶硅片的非硅成本大大降低,使得隆基、中環等單晶硅片企業有了擴產的底氣,至此單晶硅片企業開始進入良性循環,而多晶硅片企業至此陷入降價泥潭中不能自拔。

      金剛線切片的優勢簡介:

      大切速:傳統的砂漿鋼線切割是通過高速運動的鋼線帶動摻在切割液中的碳化硅游離顆粒磨刻硅棒,切割形成硅片,通常切速僅有0.4mm/min。金剛線切割是在鋼線表面利用電鍍或樹脂層固定金剛石顆粒,切割過程中金剛石運動速度與鋼線速度一致,其切割能力相比傳統的游離切割有大幅提升,因而可采用1.0mm/min甚至1.2mm/min以上的大切速,切割效率可大幅度提升2-3倍以上。以8吋硅棒為例,傳統砂漿切割一刀需要10小時左右,而金剛線切割只需1小時,先進企業甚至可做到1小時以下,帶來設備折舊和人工成本的大幅度下降。

      降線耗:相對于傳統砂漿鋼線切割技術耗材價格已逼近成本線,當前,金剛線耗材成本占切片環節的非硅成本超過50%,主要在于金剛線量產初期的價格虛高和技術應用初期的工藝用線量偏多。隨著金剛線制作技術的普及和行業競爭,價格預計會以每年20%的速度下降。與此同時,金剛線切片技術的發展,單片硅片耗線量也在成倍下降,由原先的3米/片已經降到現在的0.8米/片,預計未來會下降到0.8米/片以下。

      金剛線切割細線化:傳統的砂漿鋼線切割過程中,游離態的碳化硅顆粒在磨刻硅棒的同時也在磨刻鋼線,造成鋼線極大磨損,因而細線化非常困難。金剛線切割由于金剛石顆粒固結在鋼線表面,切割過程中金剛石運動速度與鋼線一致,金剛石顆粒不會對鋼線造成傷害,其切割能力也相比傳統游離切割有大幅提升,這給細線化提供了可能。數據測算顯示,金剛線徑每下降10um,單片硅成本下降約0.15元、產能提升約4%,可見降成本空間巨大。近年來,金剛線基本以每年10-20um的速度在細線化。目前隆基已經批量使用47微米金剛線,45微米金剛線也開始推廣。

      金剛線切割薄片化:薄片化可大幅提高每公斤單晶出片率、提升切片產能,價值貢獻巨大,可為不遠將來單多晶硅片成本逆轉提供有力支撐。而且硅片越薄柔性越好,可降低太陽能硅片對安裝環境的要求,不僅適用于分布式及地面電站,還可安裝在復雜物體表面,如無人機翼上,擴大單晶組件的應用范圍。單晶所具備的薄片化切割優勢正在逐步轉化為產業需求。

      二、陷于成本,終于效率

      多晶與單晶的競爭目前進入一個惡性循環,多晶為了提高性價比,不斷的降低硅片價格,但是硅片價格越低,其硅片成本占系統成本的百分比也就越低,而單多晶電池轉化效率的差距卻越拉越大,硅片價格差不足以彌補單多晶效率差,導致目前多晶硅片不降價不具備性價比優勢,即使降價也不具備性價比優勢的這樣一個困境。

      目前單晶perc電池效率已經穩定在22.2%以上了,而多晶普通電池平均效率在18.8%左右,多晶perc電池效率平均在20.5%左右,目前單晶perc電池效率比普通多晶電池效率高18%以上,比多晶perc電池效率高8.3%,而多晶硅片的市場價格為1.9元/片,如果是perc工藝,硅片折算成瓦的成本在0.3元/瓦左右,如果是普通電池工藝的話,硅片折算成瓦的成本是0.32元/瓦。多晶硅片占光伏電站系統的成本不到10%,而與單晶電池相比效率卻分別相差18%和8.3%。

      而且單晶還有很多具有潛力的技術目前還沒有量產,比如異質結電池技、TOPCON技術。日本的HIT技術專利早就過了保護器,目前阻礙異質結電池技術推廣的最大障礙是設備價格昂貴,但是只要設備國產化,異質結電池技術就會量產。異質結電池效率比目前的Perc電池效率還要高一個點。而異質結電池技術一旦量產,單晶硅片的厚度就可以大大降低,單晶硅片厚度可以從目前的170微米降低到120微米甚至100微米。

      而多晶硅片由于其材料本身限制,目前還沒有什么革命性技術出現,其性價比優勢隨著硅料成本和非硅成本下降而灰飛煙滅,單多晶性價比發生逆轉。最近半個月,多晶行情極為慘淡,而即便鑄錠、硅料成本為0,多晶硅片也未必能夠生存下去。目前普通多晶電池效率比perc單晶電池效率低18%,而多晶硅片成本占光伏電站系統成本不到10%,已經說明了多晶硅片成本為0,也不再具備性價比優勢了。

      那為什么多晶現在還要1.5一片呢?那是因為單晶硅片還在賺取超額利潤,單晶電池線、單晶組件也要分一杯羹,所有多晶現在還有一定的生存空間,但是隨著單晶硅片產能的逐漸釋放,單晶硅片降價的壓力將越來越大,單晶硅片一降價,多晶硅片的生存環境將更加惡劣,生存空間將更加狹小。



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