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金刚线切多晶硅片技术已成熟 下十年“平价上网”大周期即将到来

时间:2016-08-23  来源:新能源智库     浏览次数:347

  2015年以来,单晶由于硅片端金刚线切片的导入实现了成本的快速下降,因而市场渗透率在不断攀升,也让广大以多晶为主的行业企业备受压力。相比金刚线切割已经在单晶硅片的生产中实现大规模的应用,多晶的切片还是目前还是以砂浆切割为主。但金刚线切割在多晶领域的应用一直被业内广泛讨论。目前,金刚线切片用于多晶硅片切割的主要障碍在于使用金刚线切割的多晶硅片反射率更高,常规的多晶制绒工艺难以达到很好的效果。解决这一缺陷目前主流的技术路径是电池片环节黑硅技术的采用。如果黑硅电池实现大范围的量产,金刚线的应用将再次拉大多晶与单晶在硅片端的成本差距。

  根据SOLARZOOM近期的调研,国内主流电池片厂商对黑硅技术的研发已经成熟,不久后即将量产。SOLARZOOM新能源智库认为:随着金刚线切片+黑硅技术在多晶领域的推广,组件价格将在其成本下降10%的基础上出现显著下降;考虑到行业景气本身的下降趋势,预计2017年上半年组件含税价格将跌至2.6-2.7元/W的区间。这将推动整个系统成本的下降,加速光伏行业下一个十年;平价上网大周期的到来。

  多晶金刚线切片:成本下降是*强的驱动力

  在光伏领域,一项新技术的应用无非看两点:效率提升和成本下降。对于金刚线切片在多晶上的应用而言,就在于使用金刚线切割的对于硅片成本下降的显著效果。金刚线切割对于硅片成本下降的推动主要通过直接和间接两种路径实现。根据我们的测算,采用金刚线切片后通过直接方式硅片不含税成本将下降0.8元/片。

  1、直接成本下降路径

  a)金刚线切片带来单位产能耗硅量的减少

  使用金刚线切片技术后,首先能够带来的是单位产能耗硅量的减少,从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等,这也是金刚线切片代替砂浆切片*重要的驱动因素。耗硅量的减少主要由两个方面的原因带来:刀缝损失的减少和和硅片薄片化趋势。

  砂浆切片带来的硅材料的损失主要由钢线的直径、碳化硅砂浆构成,砂浆切割所使用的钢线线径目前一般在110μm左右,加上碳化硅砂浆带来的磨损60μm,整体的刀缝损失在170μm左右。而金刚线目前的主流线径在80μm,而且已经有70μm的金刚线实现在量产中的使用。整体的刀缝损失可以做到90μm。相比砂浆切片,金刚线切片的刀缝损失降低了47%。按硅片厚度180μm、装载量650mm计算,使用砂浆切片的话单次理论出片数为1767片,而采用金刚线切片后单次出片数提到到2287片。

  另一方面,而随着电池技术的发展,对于更薄的硅片的运用。目前砂浆切割的硅片主流厚度是180μm,*薄一般也只能做到160μm,并且会带来良率下降等问题。采用金刚线切硅片目前可以做到140μm甚至更低,从而可以进一步摊薄硅片的硅成本和折旧。

  b)金刚线切片带来产能提升

  产能提升由两个因素带来:单次切割的出片数量的增加和单次切割耗时的缩短。砂浆切片机的线网速度为580-900m/min,而金刚线切片机的线网速度可以达到1000-1500m/min,是传统的砂浆切片机的两三倍。以多晶切片为例,单刀次时间从9-11小时可以将至2.5小时,大大提升了切片的效率。单台砂浆切片机年产能为7MW左右,而金刚线切片机的产能可以达到29MW。产能提升的可以摊薄切片的折旧、电费和人工成本,带来硅片非硅成本的快速下降。

  c)切割成本的减少

  使用金刚线接片带来切割成本的减少主要是辅材成本的减少。砂浆切片的辅材主要有钢线、碳化硅和PEG悬浮液,目前折到每片硅片的不含税成本约为0.96元,目前价格较为稳定,未来没有太大下降空间。而金刚线切割的辅材有金刚线和冷却液,其中金刚线成本占比更大。得益于近年来金刚线成本的迅速下降,使用金刚线切割的辅材成本已经降至0.75-085元/片。目前,使用较多的为日本进口的金刚线,电镀线的价格为0.28元/m,国产电镀线价格约在0.25元/m左右,而多晶切片使用较多的树脂金刚线价格则更低,约0.09元/m。目前对于80μm及以上线径,国产金刚线已经和日本进口的金刚线没有太大区别了。未来随着金刚线国产化趋势的增强,金刚线的切割成本还将进一步降低。

  2、间接成本下降路径

  由于金刚线切割相比砂浆切割刀缝损失由明显的减少,因为同等产能下对于多晶硅的需求也将大幅减少。如果每kg硅棒的合格出片数通过采用金刚线切割由目前的48片上升到62片,相应的对于多晶硅的需求将减少23%。如果目前全国70%的多晶硅片产能全部应用金刚线切割,将带来每年超过3万吨的多晶硅需求减少,影响多晶硅需求超过10%。在下游没有大量新增产能的情况下,对于多晶硅需求的减少见使得需求曲线的左移,从而使得多晶硅的价格进一步下跌。

  以前单晶在导入金刚线切片的过程中这一逻辑已经实现,但由于单晶的体量较小,对于多晶硅料需求的压制作用难以显现。在多晶硅片金刚线切割逐渐普及的过程中,这一间接的成本下降路径将加速作用,从而进一步推动硅成本的下降。

  黑硅技术:从日渐成熟到实现量产

  相比单晶硅片而言,金刚线切割的多晶硅片在电池端的制绒环节遇到了困难。金刚线的固结切割方式导致切割后的硅片表面损伤程度较浅、表面划痕密,从而导致了更高的反射率。单晶硅片采用碱制绒,在硅片表面形成;金字塔状的绒面结构,较浅的损伤层并不影响绒面的形成。而多晶硅片采用酸制绒,对于硅片表面损伤层的依赖程度较高,因而金刚线切割的多晶硅片在经历酸制绒后依然存在较高的反射率,制成电池后效率比砂浆切割硅片低了将近0.4个百分点。这也是阻碍金刚线切割技术在多晶领域推广的的*重要原因。

  在此背景下,黑硅技术又换发了新的活力。黑硅技术在常规的酸制绒后,又增加一道工艺,从而解决了金刚线切多晶硅片的反射率过高问题,还能附带一定电池效率的提升。目前黑硅技术的成熟技术路线主要有干法和湿法两种。干法黑硅技术相比而言效果更好,但由于需要新增设备和工序,成本相比湿法技术更改,目前的代表企业有晶澳、晶科等。湿法黑硅技术不需新增设备,只需在原有设备进行一些改动、添加一些化学试剂,因此前期投入很少,但同时也带来了环评等后期投入,稳定性略逊于干法黑硅技术。湿法黑硅技术的代表企业有阿特斯、苏美达旗下的中辉等。

  关于干法和湿法黑硅哪种会成为主流,市场还没有统一的结论。但在行业企业的努力下,黑硅技术已经逐渐变得成熟。从目前的进展来看,SOLARZOOM新能源智库了解到,目前已经有企业实现了小规模的量产,不但解决了金刚线切多晶硅片的制绒问题,还实现了0.4-0.6个百分点电池效率的提升。

  新技术引领成本下降

  目前,一线多晶硅片价格即将跌破5元/片,而单晶硅片的价格也步步紧跟,下调到5.9元/片。在无处不在的价格战和行业的一片哀鸿声中,我们隐隐看到新技术崛起的曙光。

  金刚线切割在多晶领域的应用开始后,将使得硅片的供给曲线下移。*先受益的是原本便拥有成本优势、又在金刚线切多晶硅片中投入积极的企业。他们通过金刚线在初期实现成本的快速下降,而此时硅片的市场价格尚未由于多晶金刚线切片导入带来大幅下跌,因而这部分企业可以在获得一定的相对收益。随着金刚线切片在多晶领域的逐渐铺开,这部分超额收益会逐渐消失。而单晶在切片成本没有继续下降的情况下,随着金刚线在多晶的应用,其在硅片供给曲线上的位置会向右移动。在金刚线和黑硅逐渐推开的过程中,部分未能跟上技术趋势的落后产能在供给曲线上的位置会不断向右移动,直到跟不上市场需求而被淘汰。

  SOLARZOOM新能源智库预测,下半年黑硅技术将进一步加速应用。一旦电池端黑硅技术得以大范围的应用,金刚线切片将在年底乃至明年年初在多晶领域迅速铺开。初期由于成本因素,部分中小企业可能以现有机台改造成金刚线切割为主。而明年开始,由于硅片的薄片化趋势以及更细线径金刚线的成熟运用,改造机将逐渐丧失性价比,那时会是金刚线专用机的天下。梅耶博格、NTC、无锡上机、连城等金刚线设备供应商将迎来一波需求的热潮。

  行业价格底部将进一步降低,光伏迎来;平价上网大周期

  当前,光伏产品价格正面临快速下跌,*近一期的国电投招标组件价格出现3.05元/W的**。目前部分厂家的净利率已经开始逐渐趋近于零。我们判断,未来在终端需求没有根本性好转的情况下,价格仍将持续下跌,从净利率为负直至到达厂商的停产临界点。

  随着下游需求的不断减弱、2017年新的多晶硅产能的投放以及多晶金刚线切片对于多晶硅需求的影响,多晶硅供需情况将达到新的平衡。近期多晶硅的价格出现了小幅的下降,SOLARZOOM新能源智库预测:如果2017年金刚线切割在多晶领域实现顺利推广,多方因素作用下的多晶硅含税价格将降至110元/KG。在此基础上,由于金刚线的切割导致多晶硅片含税成本0.31元/W的下降,而黑硅技术带来的成本增加不显著,在不考虑技术进步、库存积压及企业破产因素的情况下,考虑行业景气本身的下降趋势,组件价格将由于金刚线切割的导入逐步降至2.65元/W。因而我们可以预见系统成本将快速突破5.5元/W,因此IRR将提高至少3个百分点以上。随着系统成本的不断下降,光伏下一个十年;平价上网的大周期即将到来! 

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