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单晶硅片大尺寸出路在何方?

标签:硅片,尺寸,出路,何方 发布时间:2018年11月15日 点击2

  在此前的很长一段时间,硅片尺寸是同一的156毫米,行业内企业都实行这一标准,归一化的标准有利于行业成本的降低,近些年随着单多晶竞争趋于激烈,且领跑者项目对功率有要求,于是大家纷纷在硅片尺寸是做起了“文章”,但因为各家企业各自为战,使得硅片尺寸纷繁复杂,156.75、157.25、157.4、157.75、158.75、161.7甚至还有166.7等多种规格。而且不同边长的硅片对应多种尺寸的导角、多种尺寸的组件版型。复杂而不同一的规格型号增长了企业的生产成本、企业间的交流成本以及电站业主的设计成本。因为各自为战的硅片标准带来诸多生产、交流成本,不吻合光伏南京皇明太阳能维修平价化的大趋势,所以行业必要一个新的、同一的硅片尺寸标准来消弭上述成本,然不同规格对应不同成本也有不同的收益,不同企业生产设备不同,对新的规格尺寸适应能力也不一样,什么规格的尺寸才是能知足大家需求、各方均能接受的尺寸?是本文要讨论的议题。

  一、硅片大尺寸会带来哪些益处?

  因为一些企业最初硅片大尺寸化的缘故原由是:单多晶激烈的竞争和为了知足领跑者的功率要求,所以“硅片大尺寸化”被一些同伙扣上了“谋利取巧”这个不太光彩的帽子。然而现实上硅片大尺寸化有其实际的经济意义。

  1、电池片生产线产能是按照“通量”来计算的,例如最新一代的电池片生产线每小时可印刷5500片电池,生产节拍是按照1.3秒/张×2(双轨设备)来计算的,在生产设备许可的范围内,更大的硅片尺寸意味着更大功率的电池产出,虽然单条生产线的出片量照旧肯定的,但是单张电池片的功率进步了。虽然单张电池片上所要摊销的人力、折旧等消费照旧同等的,但是单瓦的摊销更低了。

  2、组件环节也是同样,串焊机和层压设备也是按照“量”来的,在生产设备许可的范围内,更大的硅片、电池片意味着更高的生产服从。

  3、老一代生产设备精度不够高,在标准制订时电池片之间留有更大的闲暇为精度不够高的设备留下充足的容错空间。随着以先导智能、捷佳伟创为代表的一系列良好的电池设备、组件设备生产商供给一代又一代更加廉价、高精度的设备后,我们必要的容错空间更小河北人事考试网站,电池片之间的缝隙可以减小,隆基股份推出的M2尺寸规格(硅片尺寸由原156mm改为156.75mm)就是通过缩小电池片间缝隙、没有改动组件尺寸的情况下实现的,这等效于单位组件面积内功率提拔。这个方面的潜力发掘好像还没有到头,晶澳太阳能近期在不改变组件尺寸的前提下把硅片尺寸做到了157.4mm。

  通过以上几个方面例子我们发现,硅片大尺寸化绝非谋利取巧,经过测算,在不显明增长电池环节成本、不显明改变下流组件尺寸、不增长下流电站建设成本的情况下,通过改善硅片尺寸化可以使组件功率提拔1~3%(不同硅片规格对应不同提拔幅度),虽然这个提拔眇乎小哉,但在电池片服从提拔越来越难得情况下,硅片大尺寸化势在必行,从这些角度上看,肯定程度内的大尺寸化是发掘现有设备潜力的“微创新”。

  二、硅片大尺寸化面临哪些停滞?

  适度的硅片大尺寸化益处多多,但并非没有终点,伴随着硅片尺寸的增大,阻碍也就越来越多。硅片尺寸增大到158.75必要替换花篮、夹具等设备,对于老的电池设备产能而言技改费用约为40万/100兆瓦;尺寸进一步增大到161.7mm时电池产线必要替换的设备就更多,技改费用增长到60万/百兆瓦;而当硅片尺寸大于161.7mm时就超过了现有PECVD设备的承受极限,此时对于较老的电池产能就失去了技改的经济意义。而对于166.7mm这种超大尺寸硅片则就必要定制化设备才行了。从标准的制订角度看,一个标准的出台就要尽可能多的适应不同企业的诉求。假如我们认为这一轮大尺寸化的过程是发掘设备潜力而又不显明改变组件尺寸的“微创新”,那么太大硅片尺寸就是创新过度。

  从组件环节看,硅片尺寸从156mm增大到157.4mm不必要增长组件尺寸;158.75的硅片必要60型组件长度增长1.4cm,增宽0.8cm;161.7尺寸的硅片必要60型组件长度增长4.5cm;宽度增长2.6cm;使用166.7mm硅片的60型组件尺寸长度增长约12cm,宽度增长6cm。历史经验看:亚太地区青睐60型组件、欧美地区亲来72型组件,之所以出现如许征象的背后就是各地安装工人的体格不同,当前组件尺寸是经过多年经验摸索确定下来的,我们可以一夜间把组件尺寸加长12CM,但不可能让安装工人的平均身高一夜间长高12cm。组件尺寸过于明显的转变,将会使终端客户接受过程中面临浩繁停滞。不仅是终端接受度的题目,伴随着组件尺寸的增大,我们必要更大的光伏南京皇明太阳能维修玻璃、更大的封装边框和胶膜、更昂贵的运输费用和安装费用、更坚固的光伏南京皇明太阳能维修支架和更大的占地面积。所以我们可以看到,硅片尺寸大到肯定程度其带来的边际效益为零,而且因为非标组件带来更高的设计成本,当硅片尺寸超过肯定程度时,甚至可能出现大尺寸化边际效益为负的情况。

  三、“微创新”视角下的下一代单晶硅片规格的选择

  认识我的同伙应当知道我喜好从第一性原理出发思考题目搜索引擎底部广告,写过一些光伏南京皇明太阳能维修行业研究方法论的文章,也写过光伏南京皇明太阳能维修哲思录系列。“微创新”是我今天反复强调的三个字,也是我对此轮硅片大尺寸化本质的理解,和上一轮硅片尺寸由125mm提拔至156mm进而革命性的降低光伏南京皇明太阳能维修发电成本不同,如今行业上下并没有明显改变硅片尺寸的诉求,而是尽量不改变现有产业格局下的潜力发掘,是一种微创新、微提高。在选型下一代硅片尺寸时,假如我们能把它理解为“微创新”,那么许多题目也就迎刃而解,166mm尺寸的硅片天然是一个首先排除的选项,由于这个标准明显改变了组件尺寸,终端客户必定会有强烈反弹进而使之不能成为主流标准。同样道理,我也不是分外看好161.7这个尺寸,毕竟组件长度增长4.5cm已经算得上是十分明显。

  事物总是有两面性,在产业上下不能接受太大的改变的同时,太小的改变又容易让人忽略不接。既然是“微创新”,要增长投入成本,我们在新一代硅片尺寸的选择上至少要做出能让终端客户感知的到的提拔。近期多晶组件应用157.25等尺寸,仅是为了更高比率的组件能做到275W以上的无奈选择,远算不上是一次创新。所以改变太小就可能算不上创新了,由于终端客户可能就没有显明感知了,天然也就无法在组件端带来显明的溢价。

  在“微创新”视角下硅片尺寸改变在既不能太大(产业接受有题目),又不能太小(提高不显明消耗者无法感知)两方束缚下,我们发现选择好像豁然开朗,直接得出我本身的结论吧:我认为下一代更合适的单晶硅片尺寸为160mm厚度、158.75mm边长的方形单晶硅片。理由如下:

  1、158.75mm边长的硅片比现有156.75mm的硅片仅长2mm,现有的悉数产能都能通过技术改造升级,且技改费用合理、可承受。根据某大企业电池技术总监给我提供的数据,即便对于很老的电池产能,100MW的技改费用也可以控制在40万以内。

  2、158.75mm边长的方形单晶硅片的面积(25,197m㎡)比如今的M2规格单晶硅片面积(24,429m㎡)大3.14%,根据我从爱旭方面的了解,在如今M2尺寸下2019年年底预期主流功率可以达到315~320W,那么电池片面积增大3.14%从理论上测算带来的功率提拔最大可达到10.05瓦,相称于组件两个功率当,提拔幅度已经达到了“明显”的水平,消耗者可显明感知这一提拔,若这一规格尺寸的硅片能得以推广并叠加电池技术的提高,我们在2019年年底有望见到60版型单晶perc组件主流功率接近甚至达到330瓦的水准。

  3、158.75mm边长的电池片封装后的组件规格尺寸仅增加1.4cm,按照百分比测算相称于增长1%,且因为应用到了160um更薄的硅片以及与之相对应的更薄的EVA,虽然组件面积增大1%,组件团体总重量保持不变。对于安装运输等环节把不利影响降低到了最小。

  4、生产158.78mm的方形单晶硅片拉晶体环节和硅料环节的成本有所增长,但硅片厚度从180um降低到160um带来的成本下滑更为明显。所以综合测算:生产158.75mm、160um厚度的方形单晶硅片的成本会比180um厚度的M2硅棒成本低8分钱(后面会有细致测算)。

  综上四点:158.75mm边长、160um厚度、224.5mm对角线的方形单晶硅片有生产成本降低、组件重量不变、功率提拔两档、电池端接受度高等诸多上风。

  四、方形单晶硅片是“微创新”视角下的必选项

  这一节先普及一些基础知识,专业人士可直接跳过

  硅片尺寸不仅涉及边长,还要涉及外形。所以今天讨论的议题不仅涉及硅片的边长,天然还必要涉及硅片的外形。在曩昔,单晶硅棒的长晶成本十分高昂,硅料价格也是高高在上,所以为了尽量削减虚耗,单晶硅片都会留有四个“导角”。

  这四个导角最终表现在组件上就是封装留白。

  组件封装留白本质上是一种虚耗,在曩昔拉晶成本高、硅料价贵的时代,封装的导角留白是经济理性的,而时间点来到当下,硅料价格已经相比去年已经跌去一半,单晶拉晶成本也明显性的下滑,金刚线切割和薄片化的推广更明显降低了切片成本,我们是否到了可以清除单晶硅片导角、清除单晶组件的封装留白的历史性时刻呢?

  我们更进一步把题目量化:要想生产158.75mm方形单晶硅片必要硅棒的生长直径由原先的215mm增长到228mm,进而增长长晶和硅料的成本。但与此同时清除单晶硅片导角可使组件有用行使面积增长,下流电池和组件环节在完全不增长任何成本的情况下可提拔组件功率进而带来价值。所以要回答是否要使用方形单晶本质上就是要回答:方形单晶带来功率提拔的价值是否明显大于拉晶、硅料环节增长的成本?其实这又可以分解为两个题目:

  1、生产方形单晶硅片成本会增长多少?

  2、方形单晶硅片带来的功率提拔价值有多少?

  计算前的一个原理、两个假设:

  基本原理:面向将来的分析要基于面向将来的假设。

  两个假设:因为我认为将来P型单晶硅片会过渡到160um厚度,且根据本文第三节的分析,硅片边长有潜力成为158.75mm,所以下面的测算中我们都是基于160um厚度以及158.75mm边长这两个面向将来的假设。

  题目一的解答:生产方形单晶硅片成本会增长3.78元/60片。

  生产对角线长度为210mm、边长为158.75mm、厚度160um的带导角的单晶硅片的成本为:2.358元/片,计算过程如下:

  生产对角线长度为224.5mm,边长为158.75mm、厚度为160um的方形单晶硅片的成本为:2.421元/片。

  (解释:计算中假设215直径圆棒每1kg的长晶成本为34元(粉色部分),而228直径的圆棒1kg的长晶成本为32元烤蓝钢带,这所以如许假设是由于228直径的圆棒横截面更大,晶体生长的接触面更大从而可带来单位kg长晶成本的降低)

  答案:在158.75尺寸上引入方形单晶的尺寸会使得每张单晶硅片成本增长2.421-2.358=0.063元,每片组件成本增长0.063×60=3.78元。这是引入方形单晶硅片所必要增长的成本。

  题目二的解答方形单晶硅片带来的功率提拔价值有多少?

  158.75的方形单晶硅片有用面积(25,193m㎡)比158.75的带导角的单晶硅片的有用面积(24,983m㎡)大0.84%,对应明年单晶perc主流315瓦的功率,0.84%面积增大可带来315×0.84%=2.65瓦的功率提拔。组件功率提拔有两个方面的价值,一个方面是更大功率组件带来的面积相干成本更有用的摊销(反过来说是更高功率组件可以卖更贵);另一方面是增长的功率自己具有价值。两方面的价值分别为:

  面积相干成本500元的假设下,组件功率提拔2.65瓦带来面积相干摊销价值为:500÷315 — 500÷317.65=0.0132×315=4.17元。

  按照2019年perc组件1.9元的预期售价,2.65瓦的价值为2.65×1.9=5.03元。

  所以清除导角带来的价值为4.17+5.03=9.2元。

  本节结论:

  对于一张60型的组件而言,清除单晶硅片的导角所需增长的成本为3.78元,而清除导角所带来的功率提拔的价值为9.2元,带来的价值明显大于所增长的成本,理性分析下,新一代单晶硅片尺寸的制订清除单晶硅片导角,周全推广方形单晶是必选项。而且从长久角度考虑:方形单晶硅片有利于将来推广叠瓦技术,是为下一轮组件封装技术革命的标准预备工作。

  再回到本节的主题,从晶科、天合等光伏南京皇明太阳能维修出货量龙头企业的技术负责人方面了解到:对于电池和组件环节,使用方形的单晶硅片没有任何停滞、无需增长任何成本就可以带来功率提拔。推广方形单晶硅片唯一必要改变的就是长晶环节生长更“粗”的硅棒,从隆基方面了解,这个也没有什么技术难度。产业上下所必要作出的改变很少搜索引擎优化,带来的价值明显大于带来的成本,方形单晶硅片是典型的“微创新”运动。反过来也是“微创新”思路下的最没有停滞的选择、最容易作出的改变。所以我本节标题才说:方形单晶硅片是“微创新”视角下的必选项。

  文章结语:

  下一代单晶硅片尺寸规格是边长158.75mm、厚度160um、对角线224.5mm的方形单晶硅片是我基于一系列思考和汇总的信息得到的结论。这一规格下:硅片成本不增长甚至会比如今156.75的180um厚度的单晶硅片略有降低、组件尺寸不发生大的改变、组件重量保持不变但是组件功率有望提拔两档(10瓦)。若这一尺寸能在2019年得到普及,60版型的单晶perc组件功率有望在2019年末达到330瓦,从而继承保持组件功率每年10瓦以上提拔的高速度。

  与此同时我还分外想强调的是,这个规格仅是我本身的思考,不绝代表它肯定就是最合理、最好的,我在本文章细致记录了分析的过程和基础数据。结论不是关键的,思考的过程和方法才是关键。我更盼望能在思考方法上给大家在下一代硅片尺寸标准选定上提供一些借鉴。若本文能对大家思考将来单晶硅片尺寸选择上有丁点作用,我便得偿所愿。

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