中國儲能網(wǎng)訊：歷經(jīng)前幾年的光伏市場波動和搶裝熱潮，多晶以其低價和產(chǎn)能優(yōu)勢迅速搶占國內低端市場，而單晶以其品質優(yōu)勢主要外銷歐美高端市場。然而，單晶比多晶畢竟擁有更多的技術進步空間，且技術進步速度不斷加快，導致單晶逐步在低端市場擴大應用，特別是隨著單晶產(chǎn)能的提升和硅片價格的持續(xù)下降，來自發(fā)電端投資回報意識的提升降低了盲目搶裝，單晶組件最近幾年在國內開始持續(xù)擴大裝機量，并以發(fā)電端實實在在的對比優(yōu)勢逐步呈現(xiàn)，使得國內外光伏主流企業(yè)和投資商開始注意到單晶硅片相比多晶硅片具有更高的性價比，單晶代表著未來的趨勢，這種認可度2015年以來開始呈現(xiàn)爆發(fā)之勢。
典型的風向標是領先的薄膜和光伏項目開發(fā)商First Solar于2013年4月收購了產(chǎn)能100MW的美國單晶企業(yè)Tetra Sun；Solar City于2014年6月收購Silevo并規(guī)劃1GW單晶電池工廠；茂迪、昱晶及旭泓等臺系電池廠紛紛擴張單晶硅電池產(chǎn)能；保利協(xié)鑫2015年5月也宣布將在寧夏投資10GW的單晶項目；全球最大的單晶硅材料供應商隆基股份計劃在銀川建設3GW單晶項目，并持續(xù)并購和更新建設單晶電池、組件生產(chǎn)線，在未來3-5年進一步擴展單晶產(chǎn)能。光伏主流企業(yè)在單晶技術路線上的頻頻擴張與投資，使得單晶市場的擴張蓄勢待發(fā)。
根據(jù)Trend Force旗下新能源事業(yè)處Energy Trend公布的最新數(shù)據(jù)，截止2015年10月份，全球光伏中單晶硅片比例進一步攀升至18%，而多晶硅片比例占比進一步萎縮至76%。全球單晶硅片在晶體硅光伏中的占比高于國內。價格方面，目前單晶硅片價格已從2015年年初的US$1.04降至US$0.92~0.93/pc，單晶電池片成本也連帶下降。近期中國市場已出現(xiàn)主流單晶電池價格達到RMB2.35/W，為市場首次出現(xiàn)單晶電池價格等于多晶電池價格，使得單晶硅片在組件端更高的性價比優(yōu)勢進一步凸顯，單晶技術的快速進步在確保利潤的前提下，價格快速下降并逼近多晶價格，并仍然具備比多晶更大的降價空間，在蓄勢搶占多晶市場份額的同時，加速了光伏發(fā)電去補貼實現(xiàn)平價上網(wǎng)的步伐。
圖1 Energy Trend最新公布的單多晶份額對比數(shù)據(jù)
單晶VS多晶
一、材料性能對比
單多晶的晶體生長工藝不同，單晶硅的晶面取向相同、無晶界，品質優(yōu)異，而多晶硅的晶面取向不同、晶界繁雜、位錯密布，晶格缺陷增多，導致單晶硅片與多晶硅片在晶體品質、電學性能、機械性能方面與單晶相比有顯著差異。因此，兩種材料的生產(chǎn)工藝與結構決定了單晶具有以下優(yōu)勢：
1）單晶硅比多晶硅材料具有更低的晶格缺陷。
2）單晶硅片比多晶硅片有更高的機械強度，更低的碎片率。
3）單晶硅電池比多晶硅電池的少子壽命和轉換效率更高，效率提升空間更大；
4）單晶硅組件更高的集約性，更適用于屋頂?shù)扔邢薨惭b面積的分布式小型電站。
5）單晶硅電站比多晶硅電站的實際發(fā)電量多5~6%以上，單晶硅電站長期衰減比多晶硅低至少3%以上，單晶硅電站投資回報率（IRR）比多晶電站至少高2.78%。
綜上所述，單多晶材料性能對比，單晶VS多晶，行業(yè)公認單晶有絕對優(yōu)勢。
二、鑄錠與拉晶成本對比
單晶拉棒與多晶鑄錠成本均主要由設備折舊費、人工費、水電費、輔料費、原料損耗等構成，單爐產(chǎn)出是單晶拉棒與多晶鑄錠成本差異的主要原因。目前，多晶鑄錠主流爐型G6的投料量在800kg左右，已逐步接近規(guī)模與成本兼顧的臨界值，在大型熱場、坩堝等成本取得突破性下降前，單爐投料量進一步做大的實用區(qū)間有限。近年來，隨著單晶領域連續(xù)拉晶、多次加料拉晶、大裝料、快速拉晶、節(jié)能熱場等技術的快速突破與推廣應用，先進單晶制造商單爐投料量已經(jīng)達到500kg以上，正在研發(fā)測試中的CCZ連續(xù)加料技術，能夠實現(xiàn)邊拉晶邊加料，進一步大幅提高投料量和單爐產(chǎn)量，降低拉晶成本，在長晶環(huán)節(jié)逐漸逼近多晶鑄錠；單晶領域通過提升單晶爐自動化、智能化控制水平，減少單晶生長過程中的人為干預和用工數(shù)量，從而提高成晶率并降低人工成本。單晶領域的不斷快速進步，使得單晶方棒成本以更快的速度下降，并且單晶方棒與多晶方錠的成本差距在逐年縮小并逼近，如圖2所示。
圖2 單晶方棒與多晶方錠非硅成本下降趨勢（元/kg）
綜合來看，盡管單多晶都在進步，但多晶相對于單晶在晶體生長環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)成本優(yōu)勢正在下降。因此，鑄錠與拉晶成本對比，單晶VS多晶，多晶勉強維持著一定的相對優(yōu)勢，多晶的對比優(yōu)勢在縮小。
三、切片成本對比
多晶硅由于材料內部存在晶界和硬質點，且有多晶金剛線切片制絨技術難題，對金剛線切片技術在多晶領域的應用與進一步提升造成障礙。雖然目前部分多晶制造企業(yè)研發(fā)采用的反應離子刻蝕（RIE）或濕法黑硅技術能夠解決多晶金剛線切割硅片的制絨問題，但需要增加額外的設備投資、水電、原料及人力等成本。其中，僅固定投資成本部分（不含配套的水電、原料及人力等成本）將增加0.16元/片左右。并且，即便多晶金剛線切割硅片通過增加額外投資的方式解決了制絨問題，多晶硅材料晶界的疏松特性和存在的硬質點將始終成為阻礙其切割速率提升和進行薄片化切割的主要障礙。
單晶切片領域目前已普遍采用金剛線切片工藝，可以最大程度地發(fā)揮大切速、細線化、切薄片的技術優(yōu)勢，切割效率更高、硅損更低、出片率更高、硅片表面質量更優(yōu)，從而使得金剛線單晶切片成本可以大幅度下降得更低。經(jīng)測算，單晶采用金剛線切割，按照單晶硅片厚度190um測算，金剛線直徑每下降10um，單片硅成本下降約0.15元、產(chǎn)能提升約4%；而按照金剛線母線線徑100um測算，硅片厚度每降低20um，單片含硅成本下降約0.25元、產(chǎn)能提升約7%。隨著未來金剛線母線線徑和硅片厚度下降（如表1所示），金剛線切割單晶硅片還有很大的成本下降空間。
綜合來看，在切片環(huán)節(jié)，單晶的當前優(yōu)勢和未來潛力都十分巨大。因此，切片成本對比，單晶VS多晶，單晶有絕對優(yōu)勢，并不斷在快速擴大優(yōu)勢；這種優(yōu)勢正表現(xiàn)在單晶切片環(huán)節(jié)覆蓋多晶鑄錠環(huán)節(jié)的優(yōu)勢，單多晶硅片非硅成本的差距已越來越小。
四、電池成本對比
單晶的轉換效率高于多晶，這不僅表現(xiàn)在普通工藝單晶電池的轉化效率高于多晶電池至少約1%，更表現(xiàn)在相同的PERC工藝條件下，相比各自的普通工藝電池，單晶電池轉化效率會進一步提高約0.6%～1%，而多晶電池轉化效率僅提高約0.5%。顯然，單晶轉換效率的提高更具優(yōu)勢和潛力，這同樣來自于單多晶的材料特性差異。未來隨著PERC等高效電池技術的量產(chǎn)應用，單多晶電池轉化效率差距將越來越大。而根據(jù)測算，電池轉換效率每提高1個百分點，每瓦系統(tǒng)成本降低5-7個百分點（見表2）。所以做高功率電池組件，單晶的成本永遠比多晶低。目前，單多晶在電池端成本已打平。
表2 電池轉換效率與每瓦系統(tǒng)成本降低數(shù)據(jù)
ITRPV也同樣做出權威預測，未來晶硅電池轉換效率提升空間與速度較大的電池主要集中在背接觸、HIT以及PERC單晶電池上，多晶以及類單晶的電池轉換效率提升將遭遇瓶頸，提升空間有限。2025年，單晶電池最高轉換效率有望比多晶電池效率絕對值高出6%，每瓦系統(tǒng)可變成本將下降30-40%左右。
另外，在品質方面，以往B-O復合體的存在導致P型電池中單晶電池的衰減高于多晶電池，目前隨著低氧P型單晶的成功研發(fā)和推廣應用成為歷史。近年來，隨著單晶降氧工藝技術的進步，單晶中的氧含量大幅降低，低氧單晶的衰減優(yōu)于多晶。如下圖4所示，低氧單晶組件平均光衰低于普通多晶組件40.5%，低于普通單晶組件62.1%。
圖4 單多晶組件衰減數(shù)據(jù)對比（注：數(shù)據(jù)來自寧電研究院）
綜合來看，在電池環(huán)節(jié)，單晶的當前優(yōu)勢和未來潛力都十分巨大。因此，電池成本對比，單晶VS多晶，單晶有絕對優(yōu)勢，并不斷在快速擴大優(yōu)勢。
單晶多晶未來
綜合上述對比，單晶電池與多晶電池在各制造環(huán)節(jié)的對比見下表：
目前，單多晶電池成本已持平，而單晶在組件和電站端對于配套材料的節(jié)省，以及單晶在長期穩(wěn)定性、長期衰減率和每瓦發(fā)電量方面的優(yōu)勢，使得單晶硅電站具有更高的投資回報率。在單晶價格快速下降并逼近多晶價格的當前，單晶仍然具備比多晶更大的降價空間，從而加速了光伏發(fā)電去補貼實現(xiàn)平價上網(wǎng)的步伐，反映出單晶的絕對優(yōu)勢，為光伏行業(yè)健康發(fā)展及提升在能源份額中的占比奠定了基礎。近兩年來，F(xiàn)irst Solar、Solarcity、臺系電池廠、保利協(xié)鑫、隆基股份等企業(yè)在單晶技術路線上的頻頻擴張與投資，也在不斷證明光伏行業(yè)中大型先進企業(yè)對高效單晶技術路線的認可?？梢灶A見，高效單晶組件未來將以更快的速度占據(jù)更多的光伏市場份額，低效的多晶將逐步退出歷史舞臺。單晶VS多晶，無論從各環(huán)節(jié)技術進步的速度還是技術進步的空間來看，總體上單晶顯著優(yōu)于多晶，單晶競爭力正在持續(xù)快速增強。
展望未來，市場對高效單晶電池有明確的需求和預期，單晶技術路線的優(yōu)勢，正通過單晶份額的提升被相關公司的業(yè)績和行業(yè)動態(tài)所持續(xù)驗證。
