40年硅片尺寸变迁:从100mm—210mm

作者: | 发布日期: 2020 年 04 月 21 日 10:25 | 分类: 产业资讯

光伏硅片的尺寸源自半导体硅片,在发展节奏上光伏要落后于半导体1到2代,多年来半导体硅片尺寸不断增大,光伏硅片也随之经历了从小到大的过程,那大尺寸硅片为光伏行业产业链带来了哪些变化?

对于上游硅片制造商来说,硅片尺寸变大可以降低硅片企业的三大成本:硅料、拉晶、切片。相同数量硅料在硅棒直径变大的情况下,可以减少拉晶次数,降低能耗,从而降低拉晶成本,同时大尺寸硅片可以减少切片次数,降低切片成本和硅片的单瓦成本。

对于中下游电池、组件制造商来说,硅片尺寸变大可以加快硅片到组件的生产速度,从而还会带来人力、水电等生产运营成本的降低,摊薄电池组件生产环节中的非硅成本。中环股份副总工程师张雪囡提到单个硅片尺寸增大,单块组件电池片数随之降低,硅片片数相应减少,组件有效发光面积增大,会带来转换效率以及功率的提升,单瓦成本也随之下降。

对于电站客户来讲,相同的电站规模下,组件尺寸越大,所需组件数量越少,从而减少对应的支架、汇流箱、电缆成本以及运输安装费用等。同时大尺寸硅片会在一定程度上提升组件的功率和品质,在降低电站成本的同时提升电站发电量。

如图,在摊薄成本和提升组件品质的驱动力下,1981年至今40年来,光伏硅片尺寸从100mm发展到210mm,规格翻了一番,这期间经历了什么,让我们来一探究竟。

一、1981—2012年:100mm—156mm

在1981年到2012年之间,硅片的边距为100mm和125mm,并以125mm硅片为主。之后硅片的边距由125mm大幅度提高到156mm(即M0),增幅高达54.1%,156mm硅片逐渐成为p型单晶和多晶硅片的流行选择。2014年前后125mm P型硅片基本淘汰,仅应用于一些IBC、HIT电池组件。

二、2012—2018年:M0—M2

2013年底,隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克五个主要厂家牵头统一了标准为156.75mm的M1(边距156.75mm,直径205mm)和M2(边距156.75mm,直径210mm)硅片,这是硅片尺寸发展史上的一大变革。2017年该尺寸标准得到SEMI标准委员会审核通过,2018年多晶硅片国标修订版本也确定了156.75mm为标准边长,并建议未来的尺寸增加以1mm的倍数来变化。

而提升硅片面积的主要方式有两个,即增大边距和增大对角。值得一提的是M1、M2在将边距上调至156.75mm之后,M2又进一步减小单晶硅片倒角,增大了对角,做到在不改变组件尺寸的情况下,通过提升2.2%的硅片面积,便使组件功率提升了一个档(5Wp以上),并提高了组件封装效率。同时由于M2尺寸改动较小,设备无需做大规格变动,一年便可以完成切换并投入生产。这促使M2硅片迅速占领市场,一直到2018年,业内主流的单晶硅片全部采用M2标准,市占率高达85%。

据统计,2017年M0、M1硅片已经完全不再生产,2019年156.75mm尺寸市场占比约61%,CPIA预计156.75mm产品2020年占比将大幅下降,2022年市场将彻底告别156.75mm尺寸硅片。

三、2018年至今:M2—M6

在对高功率组件需求日渐上涨的形势之下,部分厂商开始通过增加电池面积来达到这一目的,使得市场上出现157.0、157.3、157.5、157.75、158.0等尺寸多样化的硅片,这给产业链的组织管理带来极大的不便。

混战过后,市场上出现两种主流尺寸:G1方单晶(边距158.75mm)和M6(边距166mm)大硅片。2018年晶科率先推出G1硅片,而在G1硅片还未站稳脚跟,市占率仅有10%之时,2019年6月份隆基股份推出M6硅片,而这时晶科继续跟进启动163mm。这期间韩华在2019年推出M4(边距161.7mm)产品,面积比M2增加5.7%,并少量存在于市场,产品以N型双面组件为主。

据中国光伏行业协会统计,2019年G1硅片市场占比31.8%,预计2020年G1尺寸硅片将超过156.75mm占据市场主流,占比有望超过40%。由上图可以看出,G1方单晶本质上和M6尺寸是一样的,区别只是在于是否保留硅片的倒角,但是二者的利润分配不同。G1的超额利润主要在硅片,M6的超额利润主要在电池和组件。在组件端,G1超额利润4分钱/W,其中组件售价溢价2分钱/W,组件成本溢价2分钱/W;而M6超额利润高达13分钱/W,其中组件售价溢价8分钱/W,组件成本溢价5分钱/W。毋庸置疑,超额利润一定程度上代表着产品的先进程度,虽然M6在硅片环节净利率较低,但是在电池组件环节净利率碾压G1,更有利于产业链共同发展进步。CPIA预计2021年M6硅片占比将超过60%,成为主流。

在大硅片混战之时,市场上出现了不同的声音。晶科考虑到硅片与整个行业产业链的匹配性,推出163mm尺寸,适合于产业链现有的大部分产能。另外晶科将163mm硅片应用于Tiger组件,这款更高能量密度的组件将提供10%以上的功率增益。晶科全球产品管理总监周超杰认为硅片尺寸不可能大到无边无际,比起扩大版型,晶科更希望通过高能量密度的方式去降低度电成本,2020年Tiger产能将达9GW。

四、硅片尺寸的极致:210mm

2019年8月,中环推出G12(边距210mm)大硅片,相比M6硅片面积大幅提升了60.8%,将硅片尺寸推到极致,并实现了三个否定:否定现有产品、否定现有技术、否定现有自我。据中环股份数据显示,G12电池片成本较M2降低25.56%,组件成本降低16.8%。在电站建设环节比166mm节约12%的BOS成本,相应的LCOE降低4.1%。

然而,业内对于166和210的激烈辩论不曾停止,其中最大的“纠结点”在于伴随210硅片到来的产线改造,企业需要考虑虽然210做到了增效,但是在加上改造费用后是否还能实现降本的问题。

但需要知道的是,210尺寸硅片生产线完全可以向下囊括166尺寸,而166是在不改变现有组件尺寸的情况下硅片的极限尺寸,同时也是部分设备允许的尺寸上限,无法向上兼容210甚至以后更大尺寸产品。由此看来,随着硅片的大尺寸化趋势,产线的改造只是早晚问题。

隆基的M6,中环的G12......大尺寸硅片的战争从不曾停止,40年来硅片尺寸的变化映射的是整个行业的平价进程,随着平价时代到来,光伏行业的新起点也刚刚开始。

 

文章来源:北极星太阳能光伏网

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