中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：歷經(jīng)前幾年的光伏市場(chǎng)波動(dòng)和搶裝熱潮，多晶以其低價(jià)和產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)迅速搶占國(guó)內(nèi)低端市場(chǎng)，而單晶以其品質(zhì)優(yōu)勢(shì)主要外銷歐美高端市場(chǎng)。然而，單晶比多晶畢竟擁有更多的技術(shù)進(jìn)步空間，且技術(shù)進(jìn)步速度不斷加快，導(dǎo)致單晶逐步在低端市場(chǎng)擴(kuò)大應(yīng)用，特別是隨著單晶產(chǎn)能的提升和硅片價(jià)格的持續(xù)下降，來自發(fā)電端投資回報(bào)意識(shí)的提升降低了盲目搶裝，單晶組件最近幾年在國(guó)內(nèi)開始持續(xù)擴(kuò)大裝機(jī)量，并以發(fā)電端實(shí)實(shí)在在的對(duì)比優(yōu)勢(shì)逐步呈現(xiàn)，使得國(guó)內(nèi)外光伏主流企業(yè)和投資商開始注意到單晶硅片相比多晶硅片具有更高的性價(jià)比，單晶代表著未來的趨勢(shì)，這種認(rèn)可度2015年以來開始呈現(xiàn)爆發(fā)之勢(shì)。
典型的風(fēng)向標(biāo)是領(lǐng)先的薄膜和光伏項(xiàng)目開發(fā)商First Solar于2013年4月收購了產(chǎn)能100MW的美國(guó)單晶企業(yè)Tetra Sun；Solar City于2014年6月收購Silevo并規(guī)劃1GW單晶電池工廠；茂迪、昱晶及旭泓等臺(tái)系電池廠紛紛擴(kuò)張單晶硅電池產(chǎn)能；保利協(xié)鑫2015年5月也宣布將在寧夏投資10GW的單晶項(xiàng)目；全球最大的單晶硅材料供應(yīng)商隆基股份計(jì)劃在銀川建設(shè)3GW單晶項(xiàng)目，并持續(xù)并購和更新建設(shè)單晶電池、組件生產(chǎn)線，在未來3-5年進(jìn)一步擴(kuò)展單晶產(chǎn)能。光伏主流企業(yè)在單晶技術(shù)路線上的頻頻擴(kuò)張與投資，使得單晶市場(chǎng)的擴(kuò)張蓄勢(shì)待發(fā)。
根據(jù)Trend Force旗下新能源事業(yè)處Energy Trend公布的最新數(shù)據(jù)，截止2015年10月份，全球光伏中單晶硅片比例進(jìn)一步攀升至18%，而多晶硅片比例占比進(jìn)一步萎縮至76%。全球單晶硅片在晶體硅光伏中的占比高于國(guó)內(nèi)。價(jià)格方面，目前單晶硅片價(jià)格已從2015年年初的US$1.04降至US$0.92~0.93/pc，單晶電池片成本也連帶下降。近期中國(guó)市場(chǎng)已出現(xiàn)主流單晶電池價(jià)格達(dá)到RMB2.35/W，為市場(chǎng)首次出現(xiàn)單晶電池價(jià)格等于多晶電池價(jià)格，使得單晶硅片在組件端更高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯，單晶技術(shù)的快速進(jìn)步在確保利潤(rùn)的前提下，價(jià)格快速下降并逼近多晶價(jià)格，并仍然具備比多晶更大的降價(jià)空間，在蓄勢(shì)搶占多晶市場(chǎng)份額的同時(shí)，加速了光伏發(fā)電去補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的步伐。
圖1 Energy Trend最新公布的單多晶份額對(duì)比數(shù)據(jù)
單晶VS多晶
一、材料性能對(duì)比
單多晶的晶體生長(zhǎng)工藝不同，單晶硅的晶面取向相同、無晶界，品質(zhì)優(yōu)異，而多晶硅的晶面取向不同、晶界繁雜、位錯(cuò)密布，晶格缺陷增多，導(dǎo)致單晶硅片與多晶硅片在晶體品質(zhì)、電學(xué)性能、機(jī)械性能方面與單晶相比有顯著差異。因此，兩種材料的生產(chǎn)工藝與結(jié)構(gòu)決定了單晶具有以下優(yōu)勢(shì)：
1）單晶硅比多晶硅材料具有更低的晶格缺陷。
2）單晶硅片比多晶硅片有更高的機(jī)械強(qiáng)度，更低的碎片率。
3）單晶硅電池比多晶硅電池的少子壽命和轉(zhuǎn)換效率更高，效率提升空間更大；
4）單晶硅組件更高的集約性，更適用于屋頂?shù)扔邢薨惭b面積的分布式小型電站。
5）單晶硅電站比多晶硅電站的實(shí)際發(fā)電量多5~6%以上，單晶硅電站長(zhǎng)期衰減比多晶硅低至少3%以上，單晶硅電站投資回報(bào)率（IRR）比多晶電站至少高2.78%。
綜上所述，單多晶材料性能對(duì)比，單晶VS多晶，行業(yè)公認(rèn)單晶有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
二、鑄錠與拉晶成本對(duì)比
單晶拉棒與多晶鑄錠成本均主要由設(shè)備折舊費(fèi)、人工費(fèi)、水電費(fèi)、輔料費(fèi)、原料損耗等構(gòu)成，單爐產(chǎn)出是單晶拉棒與多晶鑄錠成本差異的主要原因。目前，多晶鑄錠主流爐型G6的投料量在800kg左右，已逐步接近規(guī)模與成本兼顧的臨界值，在大型熱場(chǎng)、坩堝等成本取得突破性下降前，單爐投料量進(jìn)一步做大的實(shí)用區(qū)間有限。近年來，隨著單晶領(lǐng)域連續(xù)拉晶、多次加料拉晶、大裝料、快速拉晶、節(jié)能熱場(chǎng)等技術(shù)的快速突破與推廣應(yīng)用，先進(jìn)單晶制造商單爐投料量已經(jīng)達(dá)到500kg以上，正在研發(fā)測(cè)試中的CCZ連續(xù)加料技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)邊拉晶邊加料，進(jìn)一步大幅提高投料量和單爐產(chǎn)量，降低拉晶成本，在長(zhǎng)晶環(huán)節(jié)逐漸逼近多晶鑄錠；單晶領(lǐng)域通過提升單晶爐自動(dòng)化、智能化控制水平，減少單晶生長(zhǎng)過程中的人為干預(yù)和用工數(shù)量，從而提高成晶率并降低人工成本。單晶領(lǐng)域的不斷快速進(jìn)步，使得單晶方棒成本以更快的速度下降，并且單晶方棒與多晶方錠的成本差距在逐年縮小并逼近，如圖2所示。
圖2 單晶方棒與多晶方錠非硅成本下降趨勢(shì)（元/kg）
綜合來看，盡管單多晶都在進(jìn)步，但多晶相對(duì)于單晶在晶體生長(zhǎng)環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì)正在下降。因此，鑄錠與拉晶成本對(duì)比，單晶VS多晶，多晶勉強(qiáng)維持著一定的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，多晶的對(duì)比優(yōu)勢(shì)在縮小。
三、切片成本對(duì)比
多晶硅由于材料內(nèi)部存在晶界和硬質(zhì)點(diǎn)，且有多晶金剛線切片制絨技術(shù)難題，對(duì)金剛線切片技術(shù)在多晶領(lǐng)域的應(yīng)用與進(jìn)一步提升造成障礙。雖然目前部分多晶制造企業(yè)研發(fā)采用的反應(yīng)離子刻蝕（RIE）或濕法黑硅技術(shù)能夠解決多晶金剛線切割硅片的制絨問題，但需要增加額外的設(shè)備投資、水電、原料及人力等成本。其中，僅固定投資成本部分（不含配套的水電、原料及人力等成本）將增加0.16元/片左右。并且，即便多晶金剛線切割硅片通過增加額外投資的方式解決了制絨問題，多晶硅材料晶界的疏松特性和存在的硬質(zhì)點(diǎn)將始終成為阻礙其切割速率提升和進(jìn)行薄片化切割的主要障礙。
單晶切片領(lǐng)域目前已普遍采用金剛線切片工藝，可以最大程度地發(fā)揮大切速、細(xì)線化、切薄片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，切割效率更高、硅損更低、出片率更高、硅片表面質(zhì)量更優(yōu)，從而使得金剛線單晶切片成本可以大幅度下降得更低。經(jīng)測(cè)算，單晶采用金剛線切割，按照單晶硅片厚度190um測(cè)算，金剛線直徑每下降10um，單片硅成本下降約0.15元、產(chǎn)能提升約4%；而按照金剛線母線線徑100um測(cè)算，硅片厚度每降低20um，單片含硅成本下降約0.25元、產(chǎn)能提升約7%。隨著未來金剛線母線線徑和硅片厚度下降（如表1所示），金剛線切割單晶硅片還有很大的成本下降空間。
綜合來看，在切片環(huán)節(jié)，單晶的當(dāng)前優(yōu)勢(shì)和未來潛力都十分巨大。因此，切片成本對(duì)比，單晶VS多晶，單晶有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并不斷在快速擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)；這種優(yōu)勢(shì)正表現(xiàn)在單晶切片環(huán)節(jié)覆蓋多晶鑄錠環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，單多晶硅片非硅成本的差距已越來越小。
四、電池成本對(duì)比
單晶的轉(zhuǎn)換效率高于多晶，這不僅表現(xiàn)在普通工藝單晶電池的轉(zhuǎn)化效率高于多晶電池至少約1%，更表現(xiàn)在相同的PERC工藝條件下，相比各自的普通工藝電池，單晶電池轉(zhuǎn)化效率會(huì)進(jìn)一步提高約0.6%～1%，而多晶電池轉(zhuǎn)化效率僅提高約0.5%。顯然，單晶轉(zhuǎn)換效率的提高更具優(yōu)勢(shì)和潛力，這同樣來自于單多晶的材料特性差異。未來隨著PERC等高效電池技術(shù)的量產(chǎn)應(yīng)用，單多晶電池轉(zhuǎn)化效率差距將越來越大。而根據(jù)測(cè)算，電池轉(zhuǎn)換效率每提高1個(gè)百分點(diǎn)，每瓦系統(tǒng)成本降低5-7個(gè)百分點(diǎn)（見表2）。所以做高功率電池組件，單晶的成本永遠(yuǎn)比多晶低。目前，單多晶在電池端成本已打平。
表2 電池轉(zhuǎn)換效率與每瓦系統(tǒng)成本降低數(shù)據(jù)
ITRPV也同樣做出權(quán)威預(yù)測(cè)，未來晶硅電池轉(zhuǎn)換效率提升空間與速度較大的電池主要集中在背接觸、HIT以及PERC單晶電池上，多晶以及類單晶的電池轉(zhuǎn)換效率提升將遭遇瓶頸，提升空間有限。2025年，單晶電池最高轉(zhuǎn)換效率有望比多晶電池效率絕對(duì)值高出6%，每瓦系統(tǒng)可變成本將下降30-40%左右。
另外，在品質(zhì)方面，以往B-O復(fù)合體的存在導(dǎo)致P型電池中單晶電池的衰減高于多晶電池，目前隨著低氧P型單晶的成功研發(fā)和推廣應(yīng)用成為歷史。近年來，隨著單晶降氧工藝技術(shù)的進(jìn)步，單晶中的氧含量大幅降低，低氧單晶的衰減優(yōu)于多晶。如下圖4所示，低氧單晶組件平均光衰低于普通多晶組件40.5%，低于普通單晶組件62.1%。
圖4 單多晶組件衰減數(shù)據(jù)對(duì)比（注：數(shù)據(jù)來自寧電研究院）
綜合來看，在電池環(huán)節(jié)，單晶的當(dāng)前優(yōu)勢(shì)和未來潛力都十分巨大。因此，電池成本對(duì)比，單晶VS多晶，單晶有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并不斷在快速擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)。
單晶多晶未來
綜合上述對(duì)比，單晶電池與多晶電池在各制造環(huán)節(jié)的對(duì)比見下表：
目前，單多晶電池成本已持平，而單晶在組件和電站端對(duì)于配套材料的節(jié)省，以及單晶在長(zhǎng)期穩(wěn)定性、長(zhǎng)期衰減率和每瓦發(fā)電量方面的優(yōu)勢(shì)，使得單晶硅電站具有更高的投資回報(bào)率。在單晶價(jià)格快速下降并逼近多晶價(jià)格的當(dāng)前，單晶仍然具備比多晶更大的降價(jià)空間，從而加速了光伏發(fā)電去補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)的步伐，反映出單晶的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為光伏行業(yè)健康發(fā)展及提升在能源份額中的占比奠定了基礎(chǔ)。近兩年來，F(xiàn)irst Solar、Solarcity、臺(tái)系電池廠、保利協(xié)鑫、隆基股份等企業(yè)在單晶技術(shù)路線上的頻頻擴(kuò)張與投資，也在不斷證明光伏行業(yè)中大型先進(jìn)企業(yè)對(duì)高效單晶技術(shù)路線的認(rèn)可?？梢灶A(yù)見，高效單晶組件未來將以更快的速度占據(jù)更多的光伏市場(chǎng)份額，低效的多晶將逐步退出歷史舞臺(tái)。單晶VS多晶，無論從各環(huán)節(jié)技術(shù)進(jìn)步的速度還是技術(shù)進(jìn)步的空間來看，總體上單晶顯著優(yōu)于多晶，單晶競(jìng)爭(zhēng)力正在持續(xù)快速增強(qiáng)。
展望未來，市場(chǎng)對(duì)高效單晶電池有明確的需求和預(yù)期，單晶技術(shù)路線的優(yōu)勢(shì)，正通過單晶份額的提升被相關(guān)公司的業(yè)績(jī)和行業(yè)動(dòng)態(tài)所持續(xù)驗(yàn)證。
