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光伏行业2017年总结(一):金刚线本质上是有利于单晶的产业革命

原标题:光伏行业2017年总结(一):金刚线本质上是有利于单晶的产业革命

钱真理:治雨是三钱二两专注研究光伏的研究员,之前其文章《2018年将是光伏行业的最后一次成人礼》在整个光伏界影响很大。这一次,治雨将会用一系列的文章,总结2017年光伏行业的发展与展望2018年光伏行业的未来。

希望治雨的文章不仅对光伏产业的朋友有用,也希望对光伏行业的投资者有一定的帮助。

写在文前:

单晶硅片好还是多晶硅片好?这个问题本身由于各方利益、立场的不同,很容易引发诸多口水。我并不希望我文后的评论是站在各种利益立场上的谩骂,而是基于数据、基于事实的理性讨论。作为我自己,更要在这篇文章中谨言慎行的讨论,披露大量我们调研获得的并且经过多方核验的宝贵数据,努力保障每一个结论不是臆想武断的断言,而是经得起推敲,经得起实践与时间检验的可信结果。

为何要写这篇文章?这篇文章中的数据得来不易,是通过参加产业会议、参加企业发布会、多次内部调研以及电话调研才反复核验得出的数据。这篇文章的结论,不为任何厂家站台,不为任何利益站台,我们只为事实说话。通过这篇文章我希望把明年的光伏产业讨论的更加充分清晰一些,写一篇有分量、有含金量的产业文章,以对产业内外的朋友提供一些有价值的指引,对产业内的朋友未来的投资决策提供一些有力的数据支撑。熟悉我的朋友都会知道我对光伏产业有一份独特的热爱,自己在鄂尔多斯的故乡恰好位处矿区,因为煤炭开采而把记忆中的家乡变得面目全非,我痛恨煤炭,所以我热爱光伏。我很希望我们的思考能对朋友们提供有价值的观点,如真能如此,我便心满意足。

观点澄清:

最近两年来,在隆基股份这家公司的推动下,单晶硅片的技术路线取得了一些列更为瞩目的突破,促使光伏平价化向前迈出扎扎实实的一步。所以我的很多文章中对这家公司也是褒奖有加,往大了说,隆基股份是一家对全人类的能源清洁化利用都有巨大贡献的好公司。然而,在二级市场中,好公司≠好估值;好公司≠一定能买。从投资的角度,我们确定一家公司能不能投资不能简单定性分析这家公司的好与坏,还要结合这家公司的估值水平来看。由于今年以来隆基股份已经出现了较大涨幅,风险是涨出来的,机遇是跌出来的,对比美股上市的一些光伏龙头企业,隆基股份的估值安全边际要相对低很多。

正文部分:

最近两年光伏产业所取得的技术进步远比前几年更令人瞩目,本以为光伏产业经过几十年的发展,转换效率趋于极限,效率的提升会越来越难,却没想到光伏产业在产业化技术方面经过多年的平淡以后,突然出现加速发展的势头,往年,60片标准组件的功率按照每年5W的速度提升,而在最近两年间,我们可以见证到组件功率会按照每年20W的速度在提升。预计到2018年,单晶半片perc标准组件功率普遍可以做到315W,而且从产能布局来看,这样的超高功率的组件供应量还不少,预计perc电池产能在2017农历年年底就会达到35GW的水平,2018年年底会更进一步提升到55~65GW的水平。

取得这样瞩目进步的背后要感谢一家公司的大力推动,它就是隆基股份,在技术层面,隆基股份过去几年主要做了三件事情:1、整合上游设备制造商,大力研发高产能、高品质单晶炉;2、扶持金刚线国内供应商,推动金刚线的产业化应用;3、推动perc电池的产业化应用和效率提升。隆基股份一系列动作推动产业快速进步的同时也奠定了它光伏产业新晋王者的地位。我认为从根本上来说,这一次改变单多晶竞争格局背后的根本原因还是技术。接下来我们就从新技术的角度分析一下新技术的应用对单多晶的竞争格局带来一些什么改变。

一、金刚线切割是一场本质上有利于单晶硅片的产业革命

如果要问是什么原因导致近些年单晶硅片占比不断提升?我觉得首要原因必然是单晶硅片率先实现了金刚线切割的产业化应用。金刚线切割相比于传统的砂浆切割具有细、韧、锋等三个特点,“细”使得切割过程损耗小,提升单位重量的硅棒/硅锭的出片量,1kg准方锭的出片量由以前的48片提升到目前的62片,如果明年细线化更进一步推进,使用到50微米的金刚线,1kg单晶准方锭的出片量会更进一步提升至70片。“韧、锋”等特点使得金刚线切割过程速度更快,切割一刀所需要的时间相比于以前大幅缩短,有以前的4~6小时一刀缩短到1~2小时一到,仅仅改造后的切割机,出片量就能比以前的砂浆机提升一倍,由以前的1万片/台/日提升到目前的2万片/台/日;而如果购买专业的金刚线切割机台的话,每日出片数量更是高达3万片。

1.金刚线单晶线耗低、时间快

这里我想特别强调的是:说金刚线切割革命是一场本质上有利于单晶路线的产业革命并不是说单晶可以使用金刚线切割而多晶不可以使用。事实上今年是多晶硅片全面普及金刚线切割的一年,普及率由年初的百分之几迅速提升到目前的约70%,明年一季度传统砂浆片就可能会完全退出市场,多晶硅片即将实现100%的金刚切普及。之所以说金刚线切割本质上有利于单晶路线是因为单晶硅片应用金刚切效果更好,成本下降更显著。之所以如此是因为多晶铸锭的生产过程使得其内部晶格序列不完全一致,内部晶体的硬质点导致线材的消耗量增加;而单晶“准方锭”由于内部晶体序列整齐排列,切割起来更加容易。

多晶硅片是今年才刚开始普及金刚线切割,又主要使用的是改造机,所以在切割数据上落后很多,但相对于单晶硅片,未来优化的空间更大。根据我们在产业一线的调研和先进金刚线厂家的数据,未来多晶硅片单张硅片线耗可降低至1.2米。但是即便如此,和单晶硅片的数据还是有一定差距,这种差距是从单晶棒/多晶锭他们生产出炉那时起就决定了的。

通过上述数据,我们可以知道,由于多晶小方锭内部晶格序列不一致,即便是未来优化到非常理想的状态,多晶片切割的线材消耗量和时间消耗量都要落后于单晶硅片。这种差距是难以弥补的。在预设金刚线价格为0.1元/米的情况下,2018年单晶硅片单张切片成本可以做到0.35元/张,而多晶硅片明年的切片成本理想状态下也只能做到0.55元/张的水平。

2.出片量的提升使单张单晶硅片长晶成本下降显著

单多晶切片环节成本相差比例很大,但是放在整个一张硅片的成本中看,切片成本所占比例并不大。更多的成本来自于硅成本,所以金刚线切割革命的另一个重要意义在于:出片量的提升摊低了拉晶成本。但多晶硅片生产过程中最大的差异就在于长晶环节,单晶硅片为了让晶格序列一致,长晶环节成本更高,即便是成本领先厂家隆基股份当前1kg准方锭最终的成本都会高达70元(中环、晶科等企业1kg准方锭生产成本约为80元/kg),而多晶使用相对粗放的热融铸锭方式生产,保利协鑫1kg多晶小方锭生产成本约为28元。金刚线切割应用于单晶与多晶都会带来出片量的提升进而摊低单张硅片的长晶成本,但是由于单晶长晶环节成本更高,出片量提升可以摊销更多成本。

通过上表数据可知:金刚切出片量的提升使得单晶硅片长晶环节摊销成本降低0.41元,而对于多晶硅片摊销成本只降低了0.11元。出片量的提升对于单晶硅片的降本更为显著。

需要额外说明的是,单晶硅片目前的厚度普遍为186微米或者192微米;而多晶硅片的厚度普遍为200微米,金刚线切割以后有利于薄片化,所以1kg准方锭金刚线的出片量目前为65片(隆基股份实际的出片量还更高,明年导入50线以后会更进一步提升至70张),而多晶为59片(出片量数据均包含B片)。由于单晶的“长晶”成本更高,更细的金刚线带来的出片量的提升明显更有利于单晶硅片的成本降低,所以我们现在看到的就是:单晶企业普遍更加积极的使用60微米的金刚线,甚至在积极为明年导入50微米的金刚线做准备,而多晶硅片企业当前则普遍满足于70微米线,这背后就是和长晶成本的不同有关。

3.金刚切多晶硅片还需额外叠加“黑硅或添加剂”技术才能保障效率

用金刚线切割生产的硅片,由于表层损伤浅,外观看起来更亮,像一面镜子。其实过于光华的表面并不利于光线的吸收,对于单晶硅片在电池制绒的过程中的工艺会使得硅片表面形成类似金字塔的结构从而十分有利于光线的吸收,所以单晶金刚切硅片完全不影响单晶电池的制绒过程;而对于多晶硅片,则没这么幸运,多晶片的酸制绒工艺并不有利于降低硅片反射度,所以对于金刚线切割生产的多晶硅片需要额外叠加“黑硅或者添加剂”技术。

添加剂技术无需增加新的设备,只需增加一道工艺,今年金刚线切割多晶硅片之所以能得到大范围的普及主要有赖于添加剂技术的成熟应用,但在转换效率上略有下降。咨询产业上的技术人员,他们有信心通过不断优化以后,保证使用添加剂的硅片转换效率不降低,60片标准组件的功率可以做到270W。

湿法黑硅技术目前每张硅片需要增加0.2元的成本,效率也有所提升,但电池片的组件封装损失过大,主要原因是:湿法黑硅技术增加了蓝光的吸收,而光伏玻璃有阻挡了蓝光的入射,所以导致封装损失过大。湿法黑硅技术的主要推动者保利协鑫最近发布了新一代湿法黑硅技术,最终的60组件的封装功率可以做到275W。最近去保利协鑫调研,听闻湿法黑硅技术降成本方面取得突破,预计2018年每张硅片成本增加0.1元即可完成湿法工艺。

干法黑硅技术同样也面临封装损失的问题,而且还面临成本过高的问题,部分厂家选择干法黑硅路线,但是一直亏钱。由于看不到成本能获得突破的希望,未来这一技术路线将会淘汰。

过去几年,60片标准多晶组件的封装功率保持着每年5W的速率提升,但是由于2017年多晶硅片大规模应用金刚线切割技术,过于光滑的金刚多晶硅片表面使得保持这一提升速率面临重重挑战,展望2018年,60片添加多晶剂组件的功率会保持在270W(相较于2017年没有提升);60片湿法黑硅组件的功率会达到275W。

单晶硅片则没有这个方面的困扰,单晶电池的碱法制绒工艺可以非常有效的降低硅片的反射率,所以无需叠加任何工艺直接进入电池制绒环节。目前听到的比较有利于多晶硅片的消息是:最新一代的湿法黑硅工艺可以是的黑硅过程的成本降低40%,且保利协鑫有信心在2018年把湿法工艺每张硅片的成本控制在0.1~0.15元的水平。相比较于以前动辄0.3+的成本,这样的成本已经变得可以接受。

4.总结

单晶硅棒由于内部晶格序列一致、切割过程不容易出现碎片或断线、单晶电池碱制绒环节无困扰等有利因素作用下率先实现了金刚线切割的大规模产业化应用,金刚切的规模应用有力的推动单晶硅片的市场占比持续提升,成为过去两年最为瞩目的产业变化,同时也造就了隆基股份这家估值上升十倍公司,金刚线也被成为单晶技术路线的杀手锏。

而在2017年,多晶硅片在添加剂技术和黑硅技术日益成熟、切片机改造成功、金刚线供应日益充足且廉价等有利因素的推动下,全面普及了金刚线切割的技术,多晶硅片的成本迎来了一个相对下滑更快的阶段。然而,由于多晶小方锭存在内部硬质点,不可避免的导致多晶切片过程中线材消耗量更大,切割时间更长,且出片量的提升对于铸锭环节的成本摊销不显著,过于光滑的表面需额外增加至少0.1元的黑硅成本等因素的作用下,多晶硅片即便优化到相对理想的状态后成本降幅也不如单晶硅片应用金刚切那么显著。

所以我才在本节内容的开头部分说:金刚线切割是一场本质上有利于单晶技术路线的革命,相信这个结论即便是多晶产能的业者也是认可接受的。

附图:详列单多晶金刚切优化至理想状态的数据

释义:上述表格红字部分“出片量提升对长晶环节的摊销降低”这一概念的含义不太好理解,此处花一些时间更进一步地解释一下。单晶硅片与多晶硅片制造过程最根本的不同点在于“长晶”的过程,单晶为了保障内部晶格序列一致,往往是采用直拉单晶炉缓慢生长单晶硅棒的方式,最后再经过开方、截断等过程最终形成“准方锭”,由于过程复杂,成本相对较高,当前即便是成本领先厂家,1kg准方锭的生产成本也高达75元;而多晶硅片则使用热熔铸锭的方式生产出小方锭,工艺相对简单,能耗也相对小许多,当前成本领先厂家小方锭的生产成本可以控制在28元/kg的水准。

使用旧的砂浆切割工艺,由于其“线缝”过宽,大量的晶体材料在切割过程中损耗,1kg方锭/准方锭只能切出48张硅片,此时一张单晶硅片包含长晶成本75➗48=1.56元,一张多晶硅片包含铸锭成本28➗48=0.583;而应用金刚线切割以后,由于其“细、锋”等特点,使得单晶准方锭出片量提升至65片/kg的水平,多晶小方锭的出片量提升至59片,此时一张单晶硅片中包含长晶成本75➗65=1.15,一张多晶硅片包含铸锭成本28➗59=0.47元(上述出片量数据均包含B片)。

在长晶环节,单晶硅片虽然还有一定劣势,但相比较于之前,成本差距已经大幅缩小。这一变化其实很好理解,单晶长晶成本高,出片量提升能带来更多成本摊销。

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