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我國光伏行業發展之單晶硅崛起

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-08-17  來源:金智創新  瀏覽次數:1690
核心提示:目前資源枯竭和環境污染是人類共同面臨的問題,隨著時間的推移,可再生能源代替傳統石化能源已然是大勢所趨。
目前資源枯竭和環境污染是人類共同面臨的問題,隨著時間的推移,可再生能源代替傳統石化能源已然是大勢所趨。 

2018年全球可再生能源發電量占據總發電量26.2%,光伏發電占比2.4%,與2017年光伏發電占比1%相比,實現大幅增長。

早期的光伏行業以多晶硅產品為主,其優勢諸如成本低、工藝簡單、量產規模大等,近年來單晶硅崛起,逐步蠶食多晶硅的市場份額。

單晶硅與多晶硅晶體生長工藝不同,其晶面取向相同、無晶界,品質優異從而具備以下優勢:單晶硅具有更低的晶格缺陷;更高的機械強度,更低的碎片率;更高的少子壽命和轉換效率;組件更高的集約性,更適用于屋頂等有限安裝面積的分布式小型電站。

單晶硅的特點與優劣勢
早期單晶硅工藝不成熟,多晶硅材料制作單晶硅時能耗高,制作成本高,最終單晶硅片的價格比多晶硅片高出40%左右。

PERC電池進步和金剛線切片應用提高了單晶硅競爭優勢
2016年以前,多晶硅憑借成本優勢,控制近80%的光伏市場,而PERC電池的推廣和金剛線切片技術的應用使單晶市場占比不斷擴大。PERC電池采用Al2O3膜對背表面進行鈍化,可以有效的降低背表面復合,提高開路電壓(VOC),增加背表面反射,提高短路電流(ISC),最終提高電池效率。

2006年P型PERC的背面鈍化的氧化鋁介質膜的鈍化作用開始引起大家關注,2013年部分廠商引入比較成熟的PERC技術,單晶PERC的轉換效率已經超越其他類型的電池,但電池仍沒有解決成本高的問題。

金剛線切片的應用推廣有效的解決了成本問題,此前硅棒/硅錠切片基本由砂漿切割完成,2016年一些單晶企業推出金剛線切割應用,之后發展的如火如荼。

與傳統的砂漿切割相比,金剛線切割的優勢主要體現在兩方面:
硅耗的降低,因以固結的方式可以參與有效切割的金剛石較多,鍍層要比砂漿的混合體要小,刀縫損失也更少;

效率大幅提高,金剛線材料硬度更高(金剛石硬度比碳化硅高),切割線速度快。此外金剛線切割磨損小斷線率非常低。最終提高了切割效率,降低單片成本。

單晶由于其晶格序列一致,晶面取向相同,對于金剛線切割契合度更高,因此單晶硅在引入金剛線切割之后成本下降很快,而多晶在2017年才引入金剛線切割,并且成本下降沒有單晶明顯。

單晶和多晶公司在引入金剛線切割后對比

如上表所示,以單晶和多晶的龍頭公司為例,PERC結合金剛線切割技術的進步使單晶成本下降之快令人咂舌,2019年7月初單晶PERC組件報價1.87元/W,與多晶組件1.71元/W相差不到0.2元/W,綜合效率、衰減、Bos成本等其他方面因素,已經具備一定的競爭優勢。

單晶借助技術革命打開市場
單晶硅在幾次技術突破之后,效率也不斷提升,現在單晶PERC電池最新記錄超24%,而組件效率達21%,均比多晶產品效率高出近1%。同時成本的大幅降低使單晶硅市場快速打開,國內單晶硅組件市場從2014年的5%增長到2018年的46%。

2014-2018單晶硅組件市場占比

在單晶硅市場的開拓過程中,有三個領域助力單晶市場的快速發展:
財力雄厚的大電站,考慮到單晶電站投資回報率比多晶電站要高,因此選擇單晶產品;
國家“領跑者項目”中,單晶PERC由于其技術效率高和技術含量高的原因而受寵,最終單晶企業拿下較大比例的項目;
分布式發電的興起,單晶硅優勢之一是集約型高,在小范圍同等面積的情況下能安裝更高容量的電站,恰好完美的融合了分布式發電的需求,因此獲得更大的市場份額。

結語
國內光伏產業鏈完整,產品具備很強的競爭優勢,近幾年光伏產業發展飛快,尤其在2016年以后連續幾年的超預期,其背后單晶硅的崛起功不可沒。金剛線切割和PERC電池的應用令單晶硅產品成本降低,使其優勢得以發揮,市場份額逐步擴大,此次技術革新的驅動和外部需求共同主導了單晶硅近幾年的高速發展。
 

 
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