為了降低光伏電站度電成本,光伏企業一直在致力于降低硅料、硅片、電池、組件生產成本,提高電池效率與組件功率。在提高組件功率這一環節,除了提高電池效率、組件技術外,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到現在的182、210,那這兩種規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、中環等五個主要廠家牽頭統一了標準為156.75mm的硅片尺寸。
2018年5月27日,在由光伏新聞和保利協鑫聯合主辦的第二屆硅晶體生長技術交流會上,保利協鑫CTO萬躍鵬博士就指出,大尺寸硅片是硅片企業未來的一個發展方向,但需要產業鏈通力合作。
而今隆基、中環分別推出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節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。
“通量”帶來的降本效應即是指硅片變大后產能增加,而相應的設備、人力等無需增加帶來的降本效應。在電池環節,電池產線生產速率以片計算,當硅片面積變大后,電池產能相應增加,帶來人工、折舊、三項費用等的攤薄,M12相比M2電池可節約0.08元/W,降幅25.6%。組件環節類似,產能增加帶來人工折舊的攤薄。
“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應主要體現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省。該效應主要體現在組件端的邊框、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硅片的優劣
166硅片充分照顧了2019年之前的硅片、電池、組件老產能的兼容能力,硅片、電池、組件改造成本最低,可以說166對老產能來說是最優的硅片尺寸,最容易大量推廣。對于新產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硅片的優劣
近日,隆基聯合六家光伏企業倡議發布182mm×182mm硅片標準,他們稱之為M10。他們倡議將182mm×182mm硅片尺寸作為研發下一代硅片、電池、組件產品的標準尺寸,以推動整個行業建立基于統一標準的供應鏈體系,實現裝備制造體系和客戶應用體系的標準化,推動整個行業的良性發展。
晶科則認為,應該有幾個考量維度:第一、版型設計的可行性,上下游包括電池片環節、玻璃背板等輔材、逆變器和支架的匹配、集中箱運輸、上下料的復雜度、人員安裝的人體工學和安全、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,提高組件有效發電面積,提高能量密度,從能塞進集裝箱的最優尺寸倒推硅片尺寸;第三、該規格采納企業越多,規模成本越低,上下游協同性越強。基于這三個關鍵點,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、且應者云集。
182硅片在一定程度上照顧了硅片、電池、組件產線的兼容能力,降本增效的能力比166硅片強。對組件企業來說,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,但是在實際生產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,天合發布的210量產組件規格才選用五列、三分片封裝,把寬度控制在了1.1米以內。但這又有新的問題,按照組件電路設計,最優的封裝方式必是偶數列,奇數的封裝方式就必須增加一條“跳線”以湊成偶數形式,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,似乎都會有漏電風險。210是可以在制造環節帶來些“通量價值”,但因硅片過大帶來的封裝難題又會把相關價值反噬掉很多。
綜上所述,182、210三種規格的硅片各領風騷,未來誰能一統硅片江湖未有定數。從各種信息來看,166的出現更多的是考慮產品在系統端的價值,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節省2.5分/W以上(固定支架),如使用跟蹤支架BOS成本節省可達5分/W以上。行業上下游生態系統更應該看組件尺寸,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、中環等五個主要廠家牽頭統一了標準為156.75mm的硅片尺寸。
2018年5月27日,在由光伏新聞和保利協鑫聯合主辦的第二屆硅晶體生長技術交流會上,保利協鑫CTO萬躍鵬博士就指出,大尺寸硅片是硅片企業未來的一個發展方向,但需要產業鏈通力合作。
而今隆基、中環分別推出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節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。
“通量”帶來的降本效應即是指硅片變大后產能增加,而相應的設備、人力等無需增加帶來的降本效應。在電池環節,電池產線生產速率以片計算,當硅片面積變大后,電池產能相應增加,帶來人工、折舊、三項費用等的攤薄,M12相比M2電池可節約0.08元/W,降幅25.6%。組件環節類似,產能增加帶來人工折舊的攤薄。
“面積周長增幅不一致”帶來的降本效應主要體現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省。該效應主要體現在組件端的邊框、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硅片的優劣
166硅片充分照顧了2019年之前的硅片、電池、組件老產能的兼容能力,硅片、電池、組件改造成本最低,可以說166對老產能來說是最優的硅片尺寸,最容易大量推廣。對于新產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硅片的優劣
近日,隆基聯合六家光伏企業倡議發布182mm×182mm硅片標準,他們稱之為M10。他們倡議將182mm×182mm硅片尺寸作為研發下一代硅片、電池、組件產品的標準尺寸,以推動整個行業建立基于統一標準的供應鏈體系,實現裝備制造體系和客戶應用體系的標準化,推動整個行業的良性發展。
晶科則認為,應該有幾個考量維度:第一、版型設計的可行性,上下游包括電池片環節、玻璃背板等輔材、逆變器和支架的匹配、集中箱運輸、上下料的復雜度、人員安裝的人體工學和安全、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,提高組件有效發電面積,提高能量密度,從能塞進集裝箱的最優尺寸倒推硅片尺寸;第三、該規格采納企業越多,規模成本越低,上下游協同性越強。基于這三個關鍵點,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、且應者云集。
182硅片在一定程度上照顧了硅片、電池、組件產線的兼容能力,降本增效的能力比166硅片強。對組件企業來說,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,但是在實際生產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,天合發布的210量產組件規格才選用五列、三分片封裝,把寬度控制在了1.1米以內。但這又有新的問題,按照組件電路設計,最優的封裝方式必是偶數列,奇數的封裝方式就必須增加一條“跳線”以湊成偶數形式,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,似乎都會有漏電風險。210是可以在制造環節帶來些“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、210三種規格的硅片各領風騷,未來誰能一統硅片江湖未有定數。從各種信息來看,166的出現更多的是考慮產品在系統端的價值,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節省2.5分/W以上(固定支架),如使用跟蹤支架BOS成本節省可達5分/W以上。行業上下游生態系統更應該看組件尺寸,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。