6月3日,工业和信息化部公开发布《光伏制造行业规范条件(2020年本)》(征求意见稿),在明确严格控制光伏制造项目扩大产能之外,还对电池效率指标提出了要求。对于新建及改扩建企业及项目,产品需满足:多晶硅电池和单晶硅电池(双面电池按正面效率计算)的平均光电转换效率分别不低于20%和23%,多晶硅组件和单晶硅组件(双面电池按正面效率计算)的平均光电转换效率分别不低于17.8%和20%。
近年来,光伏行业各环节技术不断迭代,最终目的自然是让度电成本降下来,实现的方式包括降低单位生产成本、提升单位发电效率两种,具体产品有大尺寸硅片、高效电池和组件等。
3月19日,江苏南通福克斯新能源科技公司的车间内,技术人员正在测试高效光伏电池片。
“大尺寸”明争
自2018年开始,“大尺寸”逐渐成为光伏行业的一个热词。
为了达到更高的功率,实现发电量最大化,越来越多的光伏企业开始在硅片尺寸上下功夫。2012年以前,硅片尺寸主要为边距100毫米和125毫米两种类型,之后大幅提高至156毫米。2013年年底,隆基、中环等五个主要厂家牵头统一了标准为156.75毫米的硅片尺寸。2018年,晶科率先推出158.75毫米硅片。2019年,隆基、中环又分别推出166毫米和210毫米大硅片。中国光伏行业协会预测,2020年,156.75毫米硅片占比将明显下滑,158.75毫米及166毫米硅片占比将大幅提升;2021年,166毫米硅片占比将超过60%;未来5年,210毫米硅片占比虽逐渐增加,但增速较缓。
上游硅片尺寸的变化,也带来了下游组件尺寸及版型的变化。组件从3.0(300瓦以上)时代,一跃进入了4.0(400瓦以上)、5.0(500瓦以上)时代。组件版型从常规的60片、72片规格,变成了50半片版型。如今,“两片一千瓦”已经成为现实。2020年3月,东方日升发布500瓦组件产品;5月,晶澳、晶科相继发布最新500瓦以上产品。组件龙头对600瓦的规划也已提上日程,天合光能和晶澳都表示,组件升级后功率将超过600瓦。
兴业证券电力新能源团队的研究显示,硅片尺寸的不断变大可为下游各环节带来诸多方面的增效降本。根据天合光能的理论测算:相较目前市场主流组件,采用210毫米尺寸硅片组件的系统成本下降0.1元/瓦以上,应用这一组件的电站也更具价值。当然,伴随硅片尺寸逐渐增加,光伏组件也会面临热斑、切片损失、裂片、支架及逆变器兼容等问题。同时,产线兼容性也将影响大尺寸硅片的发展速度。
大尺寸硅片是否真能成为光伏行业追求“降本增效”的有力法宝呢?
需要说明的是,单纯的“大尺寸”对于提升电池效率(单位面积发电量)并没有帮助,仅仅是通过增加面积提升电池片的发电功率。其真实价值在于,对于上游硅片制造企业而言,可以降低硅片的每瓦能耗成本、切片耗材数量;对于中、下游制造企业而言,可以提高生产效率、降低生产运营成本;对于电站业主而言,将会增加组件的实际发电面积、减少电站与组件数量有关的建设成本,比如支架、电缆、基础压块、运输安装费用等。
此外,还有一个误区需要澄清,那就是尺寸并不是越大越好。对于上游制造企业,采用210毫米大尺寸硅片,如果不是新建生产线,就需要考虑原有设备工艺能否匹配、改造成本等问题。同时,大尺寸硅片可能会增加工艺的不稳定性,比如可能增加碎片率,降低硅片的减薄适应能力等。
为此,隆基、晶科、晶澳分别推出18X毫米尺寸产品,力图在硅片尺寸和性能上找到平衡点,以实现降本增效。PVInfoLink的预测是,2020年158.75毫米的硅片市占率将达到64%,2021年166毫米的硅片市占率将提升至43%,2022年180+毫米的硅片市占率将提升至40%。
“高密度”暗斗
条条大路通罗马。在组件重量和配套辅材的限制下,电池片和组件尺寸“一味求大”并不现实,高密度组件就成为一些企业关注的焦点。据介绍,高密度组件技术大致可归纳为两种类型:一是电池片切片并叠层排列串接,包含受专利保护的叠瓦、负片间距技术及叠焊等;二是电池片切片未相叠串接,此类型的技术包含拼片技术、小片间距技术以及板块互联技术,这三者皆是利用特殊焊带,将切片的电池紧密排列,达到更小或几乎为零的电池片间距,在封装时也可容纳更多电池片。不论采取哪种高密度组件技术路线,大方向都是在组件面积增加幅度有限的条件下,通过减少电池片之间的距离,最大度增加电池封装量,从而提高组件功率和转换效率。2019年,通威股份、协鑫集成、中来股份、阿特斯等11家光伏企业推出了高密度组件新品,涉及叠瓦、拼片、板块互联等多个技术路线。
值得一提的是,叠瓦技术是受到专利保护的。据安信证券电力新能源首席分析师邓永康介绍,目前国内持有叠瓦技术工艺专利的企业有东方环晟、赛拉弗和协鑫,其中东方环晟由SunPower授权,赛拉弗由Solaria授权,协鑫则是通过收购Sunedison的专利和Solaria的授权得来。另据了解,国内厂商除了上述三家企业有一定海外出口,其他厂商的叠瓦组件均以供给国内项目为主。
拼片技术同样需要使用专用设备,只有叠焊及小片间距是较少牵涉到专利问题的技术。因此,较多企业选择了以叠焊技术为突破口,比如隆基股份、晶科能源、天合光能都推出了该技术类型产品。
与大尺寸组件相比,高功率组件在全产业链上都有着一定优势:一是生产和配套兼容性高。目前,高密度组件规格有158.75毫米、166毫米。基于现有硅片生产线上的设备,从156.75毫米改造至现有规格只需要微调即可,电池片生产线也能兼容。同时,高密度组件是基于传统组件升级而来,其衰减、热斑风险、抗阴影遮挡、承载等一些物理特性得到了相应改善。二是施工成本控制有优势,适合分布式应用场景。据了解,与传统430瓦组件相比,高密度组件施工成本可下降6.5%,总EPC成本可下降1.1%,同时还可以节约土地。
回顾近年光伏技术的发展,诸如多晶硅环节的冷氢化、硅片环节的金刚线技术、电池片环节的PERC技术的应用,都推动了光伏产品价格的快速下降。有分析认为,高密度组件可能成为未来提升单位面积组件功率的一个方向。当然,技术路线各有优劣,市场将成为检验光伏技术、产品能否落地的最好方式。