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    【铸锭单晶:多晶炉与多晶料的自我救赎】单晶多晶

    时间:2019-09-02 16:08:22来源:素素范文网 本文已影响

    我时常在问自己:技术早已有之,为什么我们等到此时此刻才逐渐普及开来?看媒体的文章,大家经常是从制造端寻找原因,讲铸锭单晶制造工艺成熟了、成晶率提高了等等。而在我看来,这些可能都不是根本原因,有时候工艺成熟和规模化应用是一个先有鸡还是先有蛋的问题,如果一项技术我们具备了产业规模化应用的客观条件,那么自然也会在规模化应用的过程当中实现工艺的精进和成本的降低。所以我的思考维度着重在:是什么为 铸锭单晶 的规模化应用创造了客观条件?一番思索后我认为至少有两个条件在支撑铸锭单晶的规模化应用:

    1、电池端的全面Perc化使得硅片端的品质提升能带来更多溢价。

    2、硅料价格出现分化,铸锭单晶可享受硅料价格带来的成本优势

    一、电池端的全面Perc化使硅片品质提升能带来更多溢价

    时间点回到2015~2016年,那时候电池片产业环节还处于常规电池时代,使用多晶硅片的多晶电池功率为270瓦左右,使用单晶硅片的常规电池功率为285瓦,由硅片品质带来的功率差为三个档位。这三个档位的功率差折算到硅片价格差上为0.6~0.8元,就是说,在常规电池为主流的2016年,单晶硅片最多卖贵0.8元/片。再多,下游就难以接受。

    时间点来到2019年,产业上用一年的时间新增60GW的Perc电池片产能,总的Perc电池产能在年底有望达到120GW,我们迎来全面Perc时代,在Perc电池片时代下,提升了对硅片品质的要求,由硅片品质所引发的功率差扩大到了5~6个功率档,这个时候高品质的单晶硅片的合理价格差被拉大,参照近期的价格数据,我们可以看到,1.8元的多晶硅片比比皆是;而3.1元的单晶硅片供不应求。硅片的价格差被拉大到了1.3元,产业上却依旧对单晶硅片热切渴望。

    参照PVinfo的最新一期的报价,常规多晶硅片的价格约为1.8元/片,铸锭单晶为2.75元/片,价格差为0.95元。如果我们还处在常规电池时代,最多卖贵0.8元,再贵产业就难以承受,而在Perc普及率即将实现100%的当下,直拉单晶卖贵1.3元,铸锭单晶卖贵0.95元,下游产业依旧能算得过账来。可以说,没有Perc电池的全面普及,就难以支撑铸锭单晶vs多晶高达0.95元的价格差,也就不存在铸锭单晶此时崛起的客观基础。同样地,伴随着电池片全面Perc化时代的到来,我们也将会由 单晶+多晶 的时代切换到 单晶+铸锭单晶 的时代。Perc化时代后,我们将告别多晶硅片,那些不能完成切换的铸锭炉将会面临一轮淘汰,完成切换的铸锭产能将会实现自我救赎。

    二、硅料价格出现分化,铸锭单晶可享受硅料价格带来的成本优势

    同上一节,我们再把时间点拉回到2015~2016年,当时我也算得上是对光伏行业关注比较多的产业研究员了,但是对珊瑚料、致密料、边角料、锅底料这些不同形态的硅料傻傻的分不清楚。不是我不愿意去区分学习,而是当时产业主流思想也并为对上述硅料做过多的区分,不同品质的硅料价格也并为出现明显的分化。出现这一产业现象的原因是:彼时多晶硅片占据绝对市场主流,多晶铸锭的原理就决定着它对硅料品质的敏感程度低,自然就不会愿意为高品质的硅料支付品质溢价,所以当时即便是硅业分化,每周硅料报价也最多只有一个价格。

    时间点来到2019年,Q4单晶硅片的市场占有率预计会达到70~80%,在单晶硅片崛起的大的历史背景下,拉晶工厂对硅料品质愈发敏感,硅料价格出现分化,就目前看,高品质的致密硅料价格会达到76元,而低品质铸锭用料的价格为58~59元,两者价格差达到了18元/kg. 铸锭单晶能对硅料品质有更高的容忍度,硅料价格的分化使得铸锭单晶在硅料成本端占据一定优势。至于为什么铸锭单晶可以使用相对较差的硅料这一问题我还特意请教了行业专家,得到的答案是这样的:

    硅料目前分单多晶最主要不是纯度上的差别,而是形貌 ,颗粒大小及投炉方式决定的,多晶用的料大都是多晶硅生长过程中产生的一些很深的珊瑚,靠近石墨电极的多晶硅棒,在敲单晶复投料过程中产生的碎料,碳头料等等,其中很大一个原因就是这些料的投入会对单晶硅棒少子寿命影响很大,另外会影响引晶和断棱的次数,而对于多晶铸锭工艺,没有单晶的这样拉晶特殊的工艺,只需要适当延长长晶时间,充分利用定向凝固提纯的原理将整体料的杂质全部赶到大锭的表面,然后只需要将最脏的表层切掉,就可以保证剩下部分的纯度达到要求。其实,一句话概括,就是两种截然不同的长晶方式就决定了多晶铸锭工艺对硅料的容忍度就是高于单晶

    在我原先的认知模型当中,Perc提升了对硅片品质的要求而多晶硅片难以满足,在一定阶段内多晶硅片可以通过硅料降价获得一定生存空间,而伴随着电池的进一步精进,对硅片品质的进一步提高,硅料价格即便降低到 零 都难以为多晶硅片续命,于是我曾提出: 不久的将来低品质硅料只能当做硅粉回炉 的论断。铸锭单晶的出现打破了我的悲观论断,中环股份董事长沈浩平沈总有一句话特别经典: 生命总要找出路 。我想铸锭单晶就是低品质硅料为自己找到的生命的出路,硅料生产的原理就决定着必定会有一定比例的硅料难以满足直拉单晶的使用需求,铸锭单晶也是这部分低品质硅料的自我救赎。

    三、铸锭单晶vs直拉单晶的效率分布分析

    本篇文章将会公开一批真实可靠的 铸锭单晶vs直拉单晶 的生产数据,为了拿到本批次数据,共计生产了2万片铸锭单晶电池和2万片直拉单晶电池,本批电池均由某一线大厂代工生产,均是基于158.75mm边长的硅片,均在同一条电池产线完成,使用完全相同的网版图形并最终由同一个班组在同一个班次内生产完成。且最重要的一点是:本批2万片铸锭单晶硅片均出自同一个整锭,是一批能完整反映一个 整锭 正态分布的数据。数据情况如下:

    1、铸锭单晶平均效率为21.65%,直拉单晶平均效率为22.07%,两者效率差为0.42%。该电池效率均为入库效率,当下大厂销售电池均有让档行为,实际生产线上的测试效率要再高0.15%左右。

    2、铸锭单晶的正态分布较宽,最终体现的形态是组件档位分布宽。上述电池均使用杭州瞩日的拼片技术进行60版型的封装,最终组件的功率分布如下图:

     

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    图中橘黄色的柱状图是铸锭单晶,蓝色数据是直拉单晶。我们可以看到,铸锭单晶的组件分布在四个档位上,约有49.23%组件分布在335这一功率档位上。使用直拉单晶生产的组件有66.48%分布在340瓦这个档位上。

    这里我想强调的是:这批次电池所使用的硅片生产于6~7月间,近期铸锭单晶进步迅猛,我得到的最新反馈是铸锭工厂近期在铸锭单晶的工艺掌握上取得更大的进步,近期将会推出组件功率分布仅有三个档位,平均转换效率再高0.1%的新一代铸锭单晶硅片。对于这一信息我的观点是:我认为铸锭单晶当下正处于大规模产业化应用的初期,也是收到下游反馈最多和进步最快的时期,所以我对铸锭单晶进一步收窄正态分布、提升平均转换效率、缩小与直拉单晶的效率差抱有积极乐观态度。其实从协鑫角度实现这一点的难度也不大,随着铸锭单晶成晶率的提高,把那部分不能满足需求的低品质的硅片回炉,虽增加一些非硅成本,但就可以轻易实现提高平均效率和消灭低档位的目标。

    四、166时代下铸锭单晶的竞争力分析

    本节我需要先承认一个我自己的错误,近期接连有隆基的华山论剑推广166,中环的天津盛会推广210,我对大硅片带来的成本降低有了更加深刻的认识,我自己先前执着于158.75方单晶的观点可能是错误的,近期看,166时代已经不可阻挡的即将到来,远期看,伴随着新一轮的潜在电池片革命带来的产能革新浪潮,210mm的硅片时代似乎也不可阻挡。面向未来的讨论就要基于面向未来的尺寸,我们就站在166的尺寸上对比直拉单晶和铸锭单晶。

     

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    我们可以看到,铸锭单晶在硅料成本方面有优势,但是在出片数量和非硅成本方面有劣势。综合来看,单张硅片成本略高于单晶硅片,但这也只是基于目前假设,从保利协鑫方面的反馈说,他们有信心在叠加硅料成本的优势后,把单张硅片的成本做得低于直拉单晶。

    再看效率和功率端,我们假设2020年166直拉单晶电池入库效率为22.6%,而铸锭单晶的入库效率为22.3%。且由于166直拉单晶是倒角偏,单张硅片面积为27412平方毫米,铸锭单晶是直方片,单片面积为27556平方毫米,最终测算单片功率 分别为直拉单晶455瓦,铸锭单晶6.145瓦。折算到72版型组件平均功率差一个档位,直拉单晶多位于455档,铸锭单晶多位于450档(上述组件功率数据均是基于拼片技术的封装预期,常规组件技术无法达到上述功率)。

    铸锭单晶72片组件功率少5瓦,按照我的理论,同面积下少5瓦相当于少5瓦的系统,系统价值按照4元钱来计算,这5瓦的价值为5 4=20元,由于这部分功率降低完全是由硅片品质引起,这部分价值减少的成本需要完全有铸锭单晶来承担,那么每张166铸锭单晶硅片需比单晶硅片便宜20 72=0.27元

    上述测算还没有考虑铸锭单晶正态分布宽所导致的组件分布宽的问题,做实际生产制造的朋友会有感受,降档出售的产品价格会明显低于常规产品,这部分成本也需要由铸锭单晶来承担。但铸锭单晶也有优势,铸锭的原理使得硅片体内的氧含量明显低于直拉单晶,氧含量低会降低 硼氧复合对 的出现,从理论上讲铸锭单晶组件的初始光衰要低于直拉单晶,所以我认为把铸锭单晶放在和掺镓直拉硅片上对比更加合适。

    站在166这个维度上对比铸锭和直拉单晶,两者的生产制造成本基本一致或铸锭单晶略高,而在售价端,铸锭单晶效率低0.3%,但因没有倒角,在功率方面略扳回一局,使得单张硅片需比直拉单晶便宜0.27元以上。最后就是铸锭单晶的正态分布问题,理想情况下,铸锭单晶的正态分布至少有三个主流档位,而直拉单晶仅有2个主流档位,正态分布宽会使得电池厂进一步诉求铸锭单晶硅片再便宜0.1元或以上。

    结论来了:展望2020年,若市场端推广没有问题,166铸锭单晶直方片比166直拉单晶倒角掺镓片便宜0.4元以上就意味着铸锭单晶更具性价比。然,通过成本分析我们也可以看到,铸锭单晶的单片制造成本和直拉单晶基本一致(甚至略高),那么售价低就意味着铸锭单晶的盈利能力必将不如直拉单晶,所以铸锭单晶的出现将不能改变直拉单晶为绝对主流的时代趋势。

    铸锭产能多形成于2010年前后,按照10年折旧的方法,明年铸锭炉的折旧就会批量到期,这是铸锭产能方面的一个优势,所以铸锭单晶的出现不会引发新一轮的铸锭炉的扩产浪潮,但会延续既有产能的生命周期,本质上相当于多晶炉的一次自我救赎。

    本篇文章第二节里我曾讨论分析过,铸锭单晶崛起的另一个基石是享受低品质硅料价格低的硅料成本优势,之所以把这个讨论放到文章的前半部分重点分析想表达的观点是:铸锭单晶要想长期生存还需凭借硅料环节的优势,倘若铸锭单晶比例过高而没有充分的低品质硅料的供应,那么低品质的硅料价格势必上涨,进而损害到铸锭单晶存在的重要核心逻辑。这就意味着长期看:铸锭单晶比例不会太高,他的比例取决于低品质硅料的供给比例,低品质硅料的供应比例有多少,铸锭单晶的比例就是多少。铸锭单晶的出现使得低品质硅料避免了回炉的命运,本质上相当于低品硅料的一次自我救赎。

    展望2020~2021年,单晶硅片有望占据80~85%的市场份额,铸锭单晶凭借硅料的优势、折旧的优势和对更低利润的容忍占据15~20%的市场份额;而至于多晶硅片将会随着全面Perc时代的到来而彻底消逝于烟云之中。

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