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工艺
为了降低制造成本,需要引入新技术、新材料以及更先进的设备。本路线图为业界提供了生产中关键参数的信息,提升转换效率和增加组件功率产出所需要的工艺细节,希望为产业发展起到引导作用。在工艺章节,我们具体描述了产业链的每一个制造环节。技术发展必须确保更高的电池和组件转换效率。
产品
产业链的每一部分都有代表性的最终产品。所以,产品章节将讨论未来数年内硅锭、硅片、c-Si光伏电池以及组件关键性能的发展。
成本下降
制造工艺的成本下降必将导致光伏产品价格的下降。图1是光伏组件的学习曲线,展示了组件的平均售价与时间的函数关系。该曲线说明,组件出货量每翻一番,平均售价就将下降约20%。
该曲线中的某些日期被特别标注出来,更好的说明了价格和市场规模如何在一定时间段内发展和变化。同时,日期也与某些重要的市场和政策事件相吻合。到九十年代中期和晚期,美国一直是最大的光伏技术生产和消费国。1976、1981和1988这三个时间点与美国的可再生能源政策变化相吻合。从1996年开始,日本、德国以及其它一些国家的政策变化造成了今天的光伏繁荣局面,并同时削弱了美国市场。光伏市场的平均生产增长率从1982到1996年之间的11%增加到1996年以后的每年47%。从2004年开始,这样强劲的增长势头导致了高纯多晶硅的短缺,并使得数据在几年的时间里偏离了学习曲线,2006年价格达到了顶峰。2010年到2011年,我们又回到了学习曲线所预测的价格,增长率约为20%。不断改进的组件性能和显著降低的制造成本相结合,光伏产业才能在未来较长时期内与其它能源竞争。
成本要素和拥有成本考量
为了降低成本,必须考虑主要的成本要素。参与该路线图的公司采用的是基于SEMI E35(计算)、E10(利用率)、E79(效率)的标准拥有成本(CoO)计算模型。主要需要考虑的要素包括产出量、生产能力、折旧、空间、材料/耗材、水电、废物处理、劳动力以及良率损失。假设先进设备的产出量和生产能力非常有竞争力,每一个生产步骤都可以用主要的成本要素深入分析。图2是基于参与本路线图的公司的生产线分析得到的晶体硅、硅片、电池和组件生产的现状。
产业链要素的区别清晰可见。关键的成本驱动力为耗材和非硅相关的材料。昂贵的配件包括坩埚、切割液和切割线。关键的材料有电池中的金属化浆料、玻璃和背板。折旧和空间成本是产业链每一个部分的成本驱动力。在我们的分析中,电池制造的折旧没有考虑设备的频繁升级和改进。水电部分的成本在晶体硅、电池和组件制造中占有很大的比例。良率的损失也会影响晶体硅、电池和组件制造的成本。劳动力的成本取决于生产线的自动化程度。
总体来说,除了材料、耗材、水电外,设备价格以及劳动力是未来光伏产业链成本进一步下降的重要因素。
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