深入落实《酒泉市新能源装备制造产业强龙头补链条聚集群实现倍速发展的意见》,坚持新能源装备制造产业全部在酒泉经开区布局,以资源换装备、以指标换产业,下功夫引进风电、光伏、光热、储能、制氢五类装备制造全产业链项目,促进产业链完整化、供应链网络化及属地化发展,不断降低生产成本,培育优势产业集群,推动新能源装备制造业实现倍速发展。
6月10日,中国光伏行业协会发布《关于促进光伏行业健康可持续发展的呼吁》一文,建议全体会员和光伏企业尊重契约精神、自觉抵制对多晶硅、硅片产品的过度囤货、哄抬物价等行为,自觉抵制电池组件环节低价倾销等恶意竞争的不当行为本周多晶硅料价格明显收窄,硅业分会表示,下游通过继续下调开工率等方式,逐步缓解了硅料供不应求的局面。预计6月份硅料环节供需将逐步达到平衡状态。
根据硅业分会数据,本周国内单晶复投料价格区间在20.8-22.1万元/吨,成交均价为21.72万元/吨,周环比涨幅为0.18%;单晶致密料价格区间在20.5-21.9万元/吨,成交均价为21.34万元/吨,周环比涨幅为0.14%。硅料价格带来的一系列问题引起相关部门的广泛关注,6月9日,光伏行业热点难点问题座谈会召开,中国光伏行业协会、工业和信息化部电子信息司、国家能源局新能源司以及包括国电投、三峡新能源、晶科、天合、爱旭、隆基、中环、晶澳、通威、亚硅、晋能等产业链上下游近20家企业参会。业内人士指出,实际上今年的硅料产量可支撑约190GW组件规模,整体基本可以实现供需平衡。据北极星太阳能光伏网统计,自2020年以来,硅料企业签约长单在220万吨左右。据北极星太阳能光伏网统计,2021年以来,硅料企业拟扩产多晶硅180万吨左右。
然而硅料建设周期长达18个月左右,这些项目大部分投产时间落在2022至2023年。在光伏产业链扩产潮的带动下,硅料企业也加入了扩产大军。在行业发展初期,受生产工艺水平较低影响,硅料用量比较大,原材料价格也偏高,导致当时硅料在光伏设备的总成本中占比极高。
若硅片面积增大意味着单位时间生产出来的电池/组件的总功率更高,相应的每瓦生产成本就会被摊薄。作为光伏产业的最上游,多晶硅是主流太阳能电池生产工艺的核心物料,其价格也是影响光伏产品终端价格的核心因素之一。整个行业从上游硅片的设计,直至下游电站的组建,甚至是中间环节一些非关键辅材的选用,均遵循着这一基本原则。用于半导体等电子元器件生产的电子级多晶硅,纯度要求则要达到11N,工艺难度远超太阳能级。
简略地说,硅片下游的电池/太阳能组件的生产速率比较固定,与硅片尺寸关系不大。根据中国光伏行业协会预测,十四五期间,国内年均光伏新增装机量,将是2020年的1.5~2倍左右[1]。
简单概括硅片的生产工艺:将上一节所说的多晶硅料经过一系列工序后,拉棒制成单晶硅棒,或铸锭制成多晶硅锭,再进行切片制成硅片。但PERC电池的问题是,其效率已经逼近24.5%的理论极限,未来优化空间非常有限。这使得IBC电池在商业化时,面临的困难远大于其它技术路线。在下游组件发展趋势不变的情况下,两者市占率仍将持续增长。
目前主要的N型电池可分为:TOPCon、HJT以及IBC三大类。随着硅料生产工艺、拉棒工艺以及最后的切割工艺持续进步,单晶硅生产成本迅速下降,同时以PERC电池(钝化发射区背面电池,Passivated emitter rear contact solar cells,目前主流光伏电池)为代表的新一代电池技术,对单晶硅片的利用率更高,这进一步拉开了本就存在差距的光电转换效率。新一代的金刚线切割技术较传统切割法,有切割速度快、良品率高、单片损耗低等一系列优点。其次,部分辅材,如接线盒、灌封胶、汇流箱、直流电缆等,用量与电池片面积无关,仅与电池块数有关。
由于技术相对老旧,发电能力不强,BSF电池市场占比下降至 8.8%,较2019年下降22.7%,已经基本被市场淘汰[14]。不考虑理论值,TOPCon电池目前的量产平均效率也有24%,高于主流电池产品。
在成本和转换效率的此消彼长之下,单晶硅迅速崛起。随着碳达峰与碳中和在2021年两会写入《政府工作报告》,以及2030年碳达峰,2060年碳中和的减排时间表敲定,这两个词就成了资本市场最热门的概念,甚至没有之一。
PID效应(Potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减,是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料,电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移,而造成组件性能衰减的现象,对光伏电池的使用寿命和转换效率负面影响巨大。当半片电池串联以后,单个正负回路上电阻不变,单回路的功率损耗就降低为原来的1/4,从而降低了组件的整体功率损失,同时也减小了组件升温对发电能力的负面影响。按应用场景与功率划分,光伏逆变器可分为集中型逆变器、组串型逆变器与户用逆变器三种。长远看,指向120m厚度的技术路线也比较清晰,但受限于生产技术,距离商业化比较遥远。目前光伏玻璃有三种主要产品形态:超白压花玻璃、超白加工浮法玻璃,以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃。目前主流的光伏电池由硅片经一系列工艺加工而来,由于这一过程比较复杂且不是本文核心,故仅列出示意图,不再另做赘述。
除了单晶硅与多晶硅的路线之争外,硅片制造还专注于降低生产成本。这些因素作用之下,限制了TOPCon电池的进一步量产。
不过这些路线要么仅改变了一些设计细节,要么没有得到广泛应用,或是和当前组装工艺可以相互叠加,作为补充出现,故不再进一步详述。但当前行业内能够生产大尺寸玻璃的企业不多,这导致了一定程度的供需错配,助推了玻璃价格上涨。
相应的,伴随着双面组件市场规模的快速增长,因能透光而被纳入生产的玻璃背板与透明有机材料背板市占率快速上升,较2019年分别增长14.2%/1.5%。但伴随着技术的快速迭代与产业升级,过去十年光伏发电成本已下降了超过90%,甚至在部分国家已经低于常规能源,实现了平价上网(接入电网)。
改良西门子法是目前最为成熟、应用最广泛、扩展速度最快的多晶硅制备工艺。除了占据前五位的辅材,非硅组件还包括接线盒、封装硅胶等。在政策推动下,光伏设备的需求激增,一个巨大的空白市场已经出现。飙涨的上游原材料导致下游光伏企业严重承压,中国光伏行业协会甚至呼吁全体会员和光伏企业守法合规、理性经营,尊重契约精神,自觉抵制对多晶硅、硅片产品的过度囤货、哄抬物价行为,以及非自身生产经营需求的投机行为。
焊带焊带又称镀锡铜带,指的是在一种在铜带表面涂覆一层均匀厚度锡基的焊料,应用于光伏组件电池片之间的连接,发挥导电聚电的作用。所谓双面组件,顾名思义是指使用双面电池的光伏组件,特点是正、反面都具备发电能力。
与传统发电站类似,光伏电站也分为集中式和分布式两种。总之,还是希望国内光伏产业能借碳中和的浪潮进一步发展,让工业生产与普通人都能早日用上来自太阳的清洁能源。
光伏组件的制备主要包括电池片互联和层压两大步骤:电池片互联决定了组件的电性能,目前,光伏组件的标准电池片数量为60片或72片,对应以10或12条铜线作为汇流条将其连接起来,6组互联为一个光伏组件。当前光伏硅片有5种主流尺寸,分别为156.75mm、158.75mm、166mm、182mm、210mm。
但生产工序少,和生产成本低是两回事。有业内人士称,目前的硅产能能够满足下游需求,是下游企业故意制造多晶硅短缺迹象,并协调一致哄抬价格[7]当然具体情况很难查证。截至2020年底,我国的多晶硅CR5(前5家最大的企业所占市场份额,即行业集中度)已经高达87.5%,5万吨级以上产能企业有4家(加起来超过全球总产能的40%)[4]。目前,部分双面组件采取的是正反面均用玻璃封装的双玻璃路线,正反双面均使用2.5/2.0mm厚度玻璃,而非传统的3.2mm。
焊带在非硅成本中的占比虽与背板相近,但其定价接近铝制边框。其中一个措施是变大,即做大单片尺寸,这是目前硅片主要趋势之一。
另一方面,超白压花玻璃及超白加工浮法玻璃的含铁量相对较低,透光率更高,能够提高组件发电效率。虽说长期看硅料价格明显下降,但自2021年开始出现一轮极为疯狂的上涨。
目前常见的组件辅材包括互联条、汇流条、钢化玻璃、胶膜、背板、铝合金、硅胶、接线盒共八种。早年受技术限制,光伏发电成本过高,在应用上不够经济。
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