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大硅片生死战
  • 2020-03-24 09:15:58
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  • 来自:摩尔光伏

近日,天合光能210组件线上发布,吸引了140万人的围观,盛况空前。210mm(G12)超级大硅片自中环发布发布以来,热度不减。中环内蒙古五期项目已投产,2019年12月产出首批12英寸单晶硅棒,目前2020年G12大部分产能已锁定。

G12仅发布半年以来,下游电池组件企业已经行动起来了,企业行动速度远超预期。出了天合光能之外,2019年12月,东方日升发布了采用210mm硅片的500W高效组件。2020年1月10日,爱旭科技在义乌基地全球首发210高效太阳能电池,宣布5GW210高效电池正式实现量产。2月份,环晟3GW叠瓦210mm组件开工建设。与他们相配套的设备企业宁夏小牛、捷佳伟创等也动作频频。

大尺寸硅片有助于提高组件效率、降低成本已成为行业共识。156.75mm(M2)量价齐跌,继续示弱。2019年上半年还吵得火热的158.75mm,下半年骤然降温。158.75mm出局了?其实很多企业已经完成158.75mm改造,已经成为标配产线。

似乎比起158.75mm,行业更钟爱166mm与210mm,他们炙手可热。当然,也有企业独创其他尺寸。

166mm拥趸者不在少数,除隆基外,爱旭、润阳、潞安、平煤等都有产线兼容166mm尺寸。另据隆基介绍,其166组件已经已经获得数吉瓦的订单,166组件市场前景值得期待。

需要指出的是,多晶166mm或者210mm相关技术已经或正在成熟。产业化也不存在瓶颈,阿特斯、协鑫已经磨刀霍霍。据媒体报道,协鑫利用改造切片机切割210鑫单晶大硅片的良率取得突破性的进展:利用原有切片机进行改造后切割鑫单晶210大硅片,累计切割51刀无断线。经过改造的老切片机能够继续使用,满足210大硅片切割需求,避免了现有硅片切割机被提前淘汰的风险。1月9日,苏州协鑫完成7万片210mm硅片制造,顺利出货。

目前行业通用的管式炉出产的硅棒直径是223mm,也就是说经过设备升级和调试166硅片已经是现有管式炉的极致,210mm硅片需要全新的工艺设计,包括热场与装备。
资料来源:中环股份

166mm与210mm,两个阵营。有人视210mm为圭臬,认为5~10年不会被超越,“大力发展210mm就对了。”也有企业两边押注,左手166mm,右手210mm,“市场端有需求,就生产。”企业新上设备一般都兼容166mm与210mm,但是对于国内百吉瓦的老旧产线来说,166mm是个不错的选择。有人认为,166mm是个过渡尺寸,随着半导体技术的发展,向更大硅片发展,是趋势,也是必然。

有人说,硅片尺寸之争是“生死之争”,不无道理。

精细的166mm算法

166mm是一个精心计算的结果。166mm已达部分设备允许的极限,短时间内硅片尺寸标准难再提高。

相比改造158.75mm,166mm改造费用不菲。某些报告显示,156.75电池组件产线改造成166产线需要2000多万/GW(是的,虽然说旧产线兼容166,但也会有一笔改造费用),如果166组件比156.75组件卖贵5分钱/W,这意味着卖半年的溢价就可以收回改造费用,之后的溢价就是纯增加的利润了,投入产出比非常高。

增大硅片尺寸的限制在于现有设备的兼容性。中信建投在其报告中分析,他们通过梳理拉棒切片、电池、组件三个环节用到的主要生产设备,发现现有主流设备可以兼容166mm硅片,但这一规格已基本达到现有设备允许的尺寸上限,继续增大硅片尺寸则需重新购置部分设备,使得增大尺寸带来的成本下降被新购设备带来的成本上升所抵消。

因而短时间内硅片尺寸标准难以再提高,166mm将在相当长的一段时间内成为标准上限。当然,这是现有生产体系最大作用的发挥。

来源:隆基股份

全新的210mm平台

“从设备的兼容性角度来说,166mm无疑占据上风。210mm需要重新开发设备。”有业内专家表示,毫无疑问,210mm是一个全新的平台。210mm自发布之日起,中环股份就提出“协众力,共创新”的理念。

据了解,G12硅片需要全新的工艺设计,包括热场与装备。另外,供应链需要配套升级,制造模式需要向自动化、信息化、数字化转变。具体来说,在热场尺寸升级后,中环还创新连续加料技术,石英坩埚的单炉投料持续提升。中环股份还进行拉晶设备优化,增大温度梯度,拉晶速率提高。同时,为保证低能耗,他们引入新材料热场,提升保温性能。全新G12硅片具备高少子寿命,低含氧量,低含碳量,电阻率一致等优势与特点。

需要指出的是,更大尺寸的热场,更高的品质,更高纯度的材料,需要标准化的管控来实现,这就需要改变传统制造方式。单晶直径越拉越大,重量也越来越沉,传统的制造方式已不能满足新单晶制造需求,自动化、信息化、数字化制造,势在必行。记者了解,中环内蒙古5期着重打造智慧化工厂,以半导体制造理念做光伏高端制造,向工业4.0迈进。中环强调,革命性的产品,需要全产业链协作开发,共同促进光伏平价上网。

尺寸与重量的增加,给切片环节带来巨大挑战,整个切片产业链生态需要换代升级。在粘棒、线锯到脱胶、插片/清洗、检验/包装等环节,传统作业方式都面临很大的问题与挑战,中环在每一个环节都研发出不同的技术方案,完美解决问题,通过信息化生产与智能制造实现制造理念、制造方式的彻底转变。

电池端,智能化也不可或缺。据爱旭集团有限公司副总经理何达能介绍,目前爱旭210mm电池生产车间全部采用智能化管理,包括数百个AGV(移动搬运机器人)、自动中转仓、人工智能检测等。

目前,爱旭、天合光能发展210mm,不遗余力。记者了解到,电池端,爱旭义乌2期将有5GW的210电池产能,2022年总产能扩充至45GW,应该大部分以210mm为主。何达能表示:“保守估计爱旭今年210电池出货量将达3-5GW,乐观估计将达4.5-6GW。”天合光能组件今年底产能将达到5GW,今年第3季度正式量产。东方日升在去年底发布210组件时时宣称,2020年将有3GW210组件产能。

绕不开的度电成本

哪种尺寸更优秀,最后要归于哪种尺寸更有助于降低光伏度电成本。

图表来源:隆基股份

从上面的示例可以看出,通过采用166mm大尺寸硅片,可以有效地降低系统成本。若采用72版型,使用166mm硅片的430W组件将比使用M2硅片的395W组件节省至少3.4分/W的BOS成本。

在系统的兼容性方面,隆基介绍,通过使用166组件,对现有配套的直流汇流箱和组串式逆变器的选型没有任何影响,同时通过汇流箱和逆变器布置的优化,在1100V系统和1500V系统下,合理选取低压交直流电缆的截面,能够适当减少低压交直流电缆的总成本。

中环股份数据显示,210mm系统BOS成本较156.75mm降低9.6%,LCOE降低6.1%。210mm比166mm节约12%的BOS成本,相应的LCOE降低4.1%。

来源:中环股份

据天合光能测算,相较目前市场主流组件,采用210组件的单瓦系统成本下降空间将达到0.1元以上。

三种尺寸组件比较与二极管保护的电池片数量(来源:阿特斯)
表格来源:东方日升

相对166组件,210组件又变大了。“载荷裂片风险大,热斑风险大,组件版型变大还会对原有的支架系统构成挑战。”对于166mm情有独钟的人,这样质疑210mm。面对210硅片的超大尺寸可能导致的组件高电压、高电流,大组件尺寸,热斑及隐裂等潜在风险,天合光能推出了“三分片+多主栅+小间距”的解决方案。该方案平衡了组件电流、组件电压、组件尺寸,提升了组件功率及组件效率,无缝对接现有主流光伏系统设计。

亦可能,210mm大规模推广的瓶颈在于硅片产能。据中环股份规划,2020年210mm出货规模在16GW左右,2021年大硅片产能在36GW。

“210mm普及不会太快,现在是166mm尺寸发展的最佳时机,”有人断言。在这场事关生死的战争中,面对变化莫测的市场,背后影舞着无形推手,谁又能敢轻下结论。

两个阵营,论战势头皆劲。

166mm还是210mm?孰优孰劣,孰好孰坏?啧,对资本市场,对电站投资商,他们讲故事的本领真棒。

还有没有其他尺寸?会不会“半路杀出个程咬金”呢?

【责任编辑:liuchang】
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关键字阅读: 大硅片 天合 东方日升
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