二、铸锭与拉晶成本对比
单晶拉棒与多晶铸锭成本均主要由设备折旧费、人工费、水电费、辅料费、原料损耗等构成,单炉产出是单晶拉棒与多晶铸锭成本差异的主要原因。目前,多晶铸锭主流炉型G6的投料量在800kg左右,已逐步接近规模与成本兼顾的临界值,在大型热场、坩埚等成本取得突破性下降前,单炉投料量进一步做大的实用区间有限。近年来,随着单晶领域连续拉晶、多次加料拉晶、大装料、快速拉晶、节能热场等技术的快速突破与推广应用,先进单晶制造商单炉投料量已经达到500kg以上,正在研发测试中的CCZ连续加料技术,能够实现边拉晶边加料,进一步大幅提高投料量和单炉产量,降低拉晶成本,在长晶环节逐渐逼近多晶铸锭;单晶领域通过提升单晶炉自动化、智能化控制水平,减少单晶生长过程中的人为干预和用工数量,从而提高成晶率并降低人工成本。单晶领域的不断快速进步,使得单晶方棒成本以更快的速度下降,并且单晶方棒与多晶方锭的成本差距在逐年缩小并逼近,如图2所示。
图2 单晶方棒与多晶方锭非硅成本下降趋势(元/kg)
综合来看,尽管单多晶都在进步,但多晶相对于单晶在晶体生长环节的传统成本优势正在下降。因此,铸锭与拉晶成本对比,单晶VS多晶,多晶勉强维持着一定的相对优势,多晶的对比优势在缩小。
三、切片成本对比
多晶硅由于材料内部存在晶界和硬质点,且有多晶金刚线切片制绒技术难题,对金刚线切片技术在多晶领域的应用与进一步提升造成障碍。虽然目前部分多晶制造企业研发采用的反应离子刻蚀(RIE)或湿法黑硅技术能够解决多晶金刚线切割硅片的制绒问题,但需要增加额外的设备投资、水电、原料及人力等成本。其中,仅固定投资成本部分(不含配套的水电、原料及人力等成本)将增加0.16元/片左右。并且,即便多晶金刚线切割硅片通过增加额外投资的方式解决了制绒问题,多晶硅材料晶界的疏松特性和存在的硬质点将始终成为阻碍其切割速率提升和进行薄片化切割的主要障碍。
单晶切片领域目前已普遍采用金刚线切片工艺,可以最大程度地发挥大切速、细线化、切薄片的技术优势,切割效率更高、硅损更低、出片率更高、硅片表面质量更优,从而使得金刚线单晶切片成本可以大幅度下降得更低。经测算,单晶采用金刚线切割,按照单晶硅片厚度190um测算,金刚线直径每下降10um,单片硅成本下降约0.15元、产能提升约4%;而按照金刚线母线线径100um测算,硅片厚度每降低20um,单片含硅成本下降约0.25元、产能提升约7%。随着未来金刚线母线线径和硅片厚度下降(如表1所示),金刚线切割单晶硅片还有很大的成本下降空间。
综合来看,在切片环节,单晶的当前优势和未来潜力都十分巨大。因此,切片成本对比,单晶VS多晶,单晶有绝对优势,并不断在快速扩大优势;这种优势正表现在单晶切片环节覆盖多晶铸锭环节的优势,单多晶硅片非硅成本的差距已越来越小。
四、电池成本对比
单晶的转换效率高于多晶,这不仅表现在普通工艺单晶电池的转化效率高于多晶电池至少约1%,更表现在相同的PERC工艺条件下,相比各自的普通工艺电池,单晶电池转化效率会进一步提高约0.6%~1%,而多晶电池转化效率仅提高约0.5%。显然,单晶转换效率的提高更具优势和潜力,这同样来自于单多晶的材料特性差异。未来随着PERC等高效电池技术的量产应用,单多晶电池转化效率差距将越来越大。而根据测算,电池转换效率每提高1个百分点,每瓦系统成本降低5-7个百分点(见表2)。所以做高功率电池组件,单晶的成本永远比多晶低。目前,单多晶在电池端成本已打平。
表2 电池转换效率与每瓦系统成本降低数据