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电气设备行业研究周报:硅片大尺寸 光伏低成本

光伏原材料及辅料  来源:天风证券    2020/2/11 11:41:30  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:随着光伏平价时代的到来,降低成本显得尤为重要。光伏系统的成本构成主要有光伏组件、逆变器、土地、支架和线缆、融资成本、并网成本、人工成本等因素构成。单块组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较容易实现大跨度提升组件功率的途径。

光伏硅片源自于半导体硅片,发展节奏上光伏要落后于半导体1到2代, 纵观半导体硅片的发展进程,尺寸不断增大。硅片尺寸的增加可以降低半导体芯片的生产成本以及提高芯片的品质。硅片越大,一个硅片上生产的芯片越多,其成本越低。面积越大,边缘片占比将减少,缺陷存在的可能性降低, 产品的品质得到提高。

近年的光伏硅片的尺寸变化可以分为三个阶段。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))。硅片的尺寸加大是较容易实现大跨度提升组件功率的途径,对于中、下游制造企业以及电站客户来讲,能够摊薄成本。

1.硅片大尺寸,光伏低成本

1.1. 探究系统成本构成,着手单块组件功率

整个光伏产业的发展是不断降低度电成本的过程,随着平价时代的到来,降低成本显得尤为重要。光伏系统的成本构成主要有光伏组件、逆变器、土地、支架和线缆、融资成本、 并网成本、人工成本等因素构成。其中光伏组件、逆变器、土地、支架和线缆占比分别约为 45%、20%、10%、10%。单块组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较容易实现大跨度提升组件功率的途径。

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1.2. 源自半导体技术,探析发展趋势

光伏硅片源自于半导体硅片,发展节奏上光伏要落后于半导体1到2代,纵观半导体硅片的发展进程,尺寸不断增大。60 年代出现了0.75英寸直径的单晶硅片,到随后发展的直径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 年全球五大半导体厂商共同成立 450mm 联盟(G4500C), 用于推动18 英寸硅片发展。硅片尺寸的增加可以降低半导体芯片的生产成本以及提高芯片的品质。硅片越大,一个硅片上生产的芯片越多,其成本越低。面积越大,边缘片占比将减少,缺陷存在的可能性降低,产品的品质得到提高。

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1.3. 硅片由小到大,历经三次变革

近年的光伏硅片的尺寸变化可以分为三个阶段。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))。第一次变革期间,开始较多沿用半导体的晶圆尺寸 6 英寸规格,对应到硅片边长尺寸就是所谓的 5 寸片(125mm)。但是随着行业的发展, 125mm 硅片逐渐被156mm 的产品替代,大大提高了单个组件产品功率。第二次变革主要从 M0 变革为 M1 与 M2。在2013年底,隆基、中环、晶龙、阳光能源、卡姆丹克 5 家企 业联合发布了M1与M2硅片标准,该尺寸标准修正在2017年得到SEMI标准委员会的审核通过。这一变革在组件不变的情况下增加了硅片的面积,提升了功率,相较于 M0,M1 和 M2分别增加1.63%和 2.25%。

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第三次就是在2018年至今,因市场竞争加剧,诸多企业再次把目光投向硅片,希望通过扩大硅片尺寸提升组件功率以获得产品竞争力。对此有两种发展方向,一种是维持组件尺寸不变提高边距,比如G1(边距 158.75mm),另一种就是增大组件尺寸,比如M6(边距 166mm,直径 223mm),M12(边距 210mm,直径 295mm)。

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