編者按:隨著能源危機的爆發(fā),可再生能源作為能源發(fā)展的趨勢,發(fā)展至今光伏產(chǎn)業(yè)鏈完整已經(jīng)有可觀的市場規(guī)模,而早期的光伏行業(yè)以多晶硅產(chǎn)品為主,近年來單晶硅崛起。分布式發(fā)電興起,單晶硅融合了分布式發(fā)電的需求,因此獲得更大的市場份額得到快速崛起。
摘要:目前資源枯竭和環(huán)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?zhèn)鹘y(tǒng)石化能源已然是大勢所趨。
2018年全球可再生能源發(fā)電量占據(jù)總發(fā)電量26.2%,光伏發(fā)電占比2.4%,與2017年光伏發(fā)電占比1%相比,實現(xiàn)大幅增長。早期的光伏行業(yè)以多晶硅產(chǎn)品為主,其優(yōu)勢諸如成本低、工藝簡單、量產(chǎn)規(guī)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(zhì)優(yōu)異從而具備以下優(yōu)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(zhuǎn)換效率;組件更高的集約性,更適用于屋頂?shù)扔邢薨惭b面積的分布式小型電站。
單晶硅的特點與優(yōu)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(yīng)用提高了單晶硅競爭優(yōu)勢
2016年以前,多晶硅憑借成本優(yōu)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(shù)的應(yīng)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(guān)型PERC的背面鈍化的氧化鋁介質(zhì)膜的鈍化作用開始引起大家關(guān)注,2013年部分廠商引入比較成熟的PERC技術(shù),單晶PERC的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)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(yīng)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(yè)推出金剛線切割應(yīng)用,之后發(fā)展的如火如荼。
與傳統(tǒng)的砂漿切割相比,金剛線切割的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩方面:
硅耗的降低,因以固結(jié)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(jié)合金剛線切割技術(shù)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(jīng)具備一定的競爭優(yōu)勢。
單晶借助技術(shù)革命打開市場
單晶硅在幾次技術(shù)突破之后,效率也不斷提升,現(xiàn)在單晶PERC電池最新記錄超24%,而組件效率達21%,均比多晶產(chǎn)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(nèi)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(lǐng)域助力單晶市場的快速發(fā)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(chǎn)品;
國家“領(lǐng)跑者項目”中,單晶PERC由于其技術(shù)效率高和技術(shù)含量高的原因而受寵,最終單晶企業(yè)拿下較大比例的項目;
分布式發(fā)電的興起,單晶硅優(yōu)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(fā)電的需求,因此獲得更大的市場份額。
結(jié)語
國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈完整,產(chǎn)品具備很強的競爭優(yōu)勢,近幾年光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展飛快,尤其在2016年以后連續(xù)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(yīng)用令單晶硅產(chǎn)品成本降低,使其優(yōu)勢得以發(fā)揮,市場份額逐步擴大,此次技術(shù)革新的驅(qū)動和外部需求共同主導了單晶硅近幾年的高速發(fā)展。
原標題:我國光伏行業(yè)發(fā)展之單晶硅崛起