如果放在一个较长的时间轴上来看,光伏组件的价格一直在稳步下滑,光伏的本质是半导体行业,摩尔定律在光伏行业一直发光发热,展望未来,一系列能降低光伏组件成本的技术正在或即将得到应用,成本下降的趋势将会一直持续下去。在这个“漂亮的、稳定向下”的曲线中,这是一场新能源“革命”,一场对煤炭的革命、对石油的革命!对世界能源格局和地缘政治的革命!
II. 技术路线的选择和产业格局(产业全景图)
i. 晶硅电池路线是经过惨烈淘汰赛脱颖而出的电池路线
经过多年的发展,晶体硅电池路线基本确立了它的王者地位;之所以选择晶硅电池路线绝非某个人的意志,更不是某个偶然,而是晶硅电池路线在众多光伏电池路线当中可以完美的平衡成本、寿命、转化效率等不同要素。
光伏电池组厂家承诺质保25年(即25年后功率依然能达到初始功率的80%以上),保证如此长的寿命的同时又要保证成本足够低、效率足够高,能同时完美满足多方面要求的电池只有晶硅电池。新闻报道中时常会有很多噱头,动辄就高呼替换既有技术路线,最近比较火的“钙钛矿”电池,宣传说理论转化效率会高达50%(晶体硅电池理论最高转化效率为30%),成本只有晶体硅电池的十分之一;但很多人却不知道钙钛矿电池寿命只能论小时来计,寿命问题难以解决;亦或者有人宣称“多结电池”转化效率可以高达45%,是晶硅电池效率的2倍有余,却不知道“多结电池”成本高昂,只能应用于航天航空领域。
不熟悉光伏产业的人总会莫名其妙的担心“技术替代”的问题,担心当前一些企业的优势可能会被替代掉;但我可以负责任地说:这些担心都是多余的,光伏产业经过十几年的商业化应用,晶体硅电池路线是唯一成熟、稳定、可选的技术路线;是经历了一轮又一轮淘汰赛而胜出的技术路线。
实际数据也贴合这一判断,当前晶体硅电池路线占据95%以上的市场份额,其他纷繁复杂的路线只是在众多细分领域分享剩余的5%,如果要想描述光伏产业的产业链格局,只需要描述晶体硅电池的产业链就足够了。
ii. 晶体硅电池的产业链全景图
从最上游的原材料到最终的光伏组件产品,需要经过多晶硅料、硅锭/硅棒、光伏电池片、光伏组件等四个环节。现在我们就介绍了解一下这四个环节,以便描绘出光伏产业全景图。
1. 多晶硅料
多晶硅料是半导体行业的基础原料,自然也就是光伏产业的基础原料。
多晶硅的制作流程大致为:通过冶炼工艺将SiO冶炼还原为98%纯度的工业Si,再通过改良西门子法或者硅烷流化床法进一步把工业级Si提纯到99.9999%的太阳能级多晶硅。由于提纯纯度要求高并且还原过程高载能,这也使得硅料成为晶硅光伏电池能耗最大的一个环节。几年前的技术水平,还原1kg多晶硅需要120度电,这些年伴随着技术进步,提炼1kg的多晶硅的能耗越来越低,一线厂家1kg多晶硅提炼仅需要60度电;与此同时,一大批厂家在应用“硅烷流化床”这项革命性的技术,可以把1kg硅料的电耗降低到25度电。
多晶硅生产是资本密集和技术密集的环节,早2010年的时候,1万吨硅料产能的投资成本高达100亿且我国没有足够生产能力,大部分依靠进口。近几年多晶硅产能投资成本大幅下滑,四川永祥新建5万吨多晶硅产能的总投资仅80亿元,单位产能的投资成本只有原先的十分之一。
在2011年双反的时候,我国90%的多晶硅都依赖进口,而近几年一大批国内厂家崛起,而欧美老牌企业衰退明显。国内厂商崛起的另一个效应是成本大幅下滑,新疆大全新能源是成本控制较好的厂商之一,1kg硅料的现金成本控制在8美元以内。而江苏的保利协鑫一跃成为世界最大的硅料厂商;东方希望集团是2017年才正式杀入这一领域,规划产能更是惊人,达到12万吨,产能是保利协鑫的1.7倍。
2. 单晶组件制造流程
单晶电池组件的制造始于单晶炉,在单晶炉中将“籽晶”放于旋转轴上让硅晶体围绕其缓慢生长,经过缓慢的生长过程,一根根内部晶粒有序、排列方向一致的“单晶棒”就出炉了。