電氣設備行業研究週報:硅片大尺寸 光伏低成本

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北極星太陽能光伏網訊:隨著光伏平價時代的到來,降低成本顯得尤為重要。光伏系統的成本構成主要有光伏組件、逆變器、土地、支架和線纜、融資成本、併網成本、人工成本等因素構成。單塊組件功率提高是降低成本最有效的手段之一,而硅片的尺寸加大是較容易實現大跨度提升組件功率的途徑。

光伏硅片源自於半導體硅片,發展節奏上光伏要落後於半導體1到2代, 縱觀半導體硅片的發展進程,尺寸不斷增大。硅片尺寸的增加可以降低半導體芯片的生產成本以及提高芯片的品質。硅片越大,一個硅片上生產的芯片越多,其成本越低。面積越大,邊緣片佔比將減少,缺陷存在的可能性降低, 產品的品質得到提高。

近年的光伏硅片的尺寸變化可以分為三個階段。1981-2012年(由100和125到156(M0))、2013-2017年(由 156(M0)到 156.75(M1、M2)), 2018年至今(由 156.75(M2)到158.75 或者 166(M6)、210(M12))。硅片的尺寸加大是較容易實現大跨度提升組件功率的途徑,對於中、下游製造企業以及電站客戶來講,能夠攤薄成本。

1.硅片大尺寸,光伏低成本

1.1. 探究系統成本構成,著手單塊組件功率

整個光伏產業的發展是不斷降低度電成本的過程,隨著平價時代的到來,降低成本顯得尤為重要。光伏系統的成本構成主要有光伏組件、逆變器、土地、支架和線纜、融資成本、 併網成本、人工成本等因素構成。其中光伏組件、逆變器、土地、支架和線纜佔比分別約為 45%、20%、10%、10%。單塊組件功率提高是降低成本最有效的手段之一,而硅片的尺寸加大是較容易實現大跨度提升組件功率的途徑。

电气设备行业研究周报:硅片大尺寸 光伏低成本

1.2. 源自半導體技術,探析發展趨勢

光伏硅片源自於半導體硅片,發展節奏上光伏要落後於半導體1到2代,縱觀半導體硅片的發展進程,尺寸不斷增大。60 年代出現了0.75英寸直徑的單晶硅片,到隨後發展的直徑2英寸(50mm)、4 英寸(100mm)、5 英寸(125mm),6 英寸(150mm)、8 英寸(200mm)、 12 英寸(300mm)硅片。2011 年全球五大半導體廠商共同成立 450mm 聯盟(G4500C), 用於推動18 英寸硅片發展。硅片尺寸的增加可以降低半導體芯片的生產成本以及提高芯片的品質。硅片越大,一個硅片上生產的芯片越多,其成本越低。面積越大,邊緣片佔比將減少,缺陷存在的可能性降低,產品的品質得到提高。

电气设备行业研究周报:硅片大尺寸 光伏低成本

1.3. 硅片由小到大,歷經三次變革

近年的光伏硅片的尺寸變化可以分為三個階段。1981-2012 年(由 100 和 125 到 156(M0))、 2013-2017 年(由 156(M0)到 156.75(M1、M2)),2018 年至今(由 156.75(M2)到 158.75 或者 166(M6)、210(M12))。第一次變革期間,開始較多沿用半導體的晶圓尺寸 6 英寸規格,對應到硅片邊長尺寸就是所謂的 5 寸片(125mm)。但是隨著行業的發展, 125mm 硅片逐漸被156mm 的產品替代,大大提高了單個組件產品功率。第二次變革主要從 M0 變革為 M1 與 M2。在2013年底,隆基、中環、晶龍、陽光能源、卡姆丹克 5 家企 業聯合發佈了M1與M2硅片標準,該尺寸標準修正在2017年得到SEMI標準委員會的審核通過。這一變革在組件不變的情況下增加了硅片的面積,提升了功率,相較於 M0,M1 和 M2分別增加1.63%和 2.25%。

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第三次就是在2018年至今,因市場競爭加劇,諸多企業再次把目光投向硅片,希望通過擴大硅片尺寸提升組件功率以獲得產品競爭力。對此有兩種發展方向,一種是維持組件尺寸不變提高邊距,比如G1(邊距 158.75mm),另一種就是增大組件尺寸,比如M6(邊距 166mm,直徑 223mm),M12(邊距 210mm,直徑 295mm)。

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