單晶硅片尺寸為什么變得越來(lái)越大？

:這些年，光伏技術(shù)一直在快速地發(fā)展，電池方面高效PERC，雙面電池、黑硅等技術(shù)陸續(xù)投入大批量生產(chǎn)，N型與異質(zhì)結(jié)技術(shù)也開(kāi)始有一定市場(chǎng)份額；組件方面雙玻、半片、多主柵、疊瓦等技術(shù)也進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。 我們?cè)倏磥?lái)單晶硅片方面，除了在拉晶、切片等環(huán)節(jié)取得很多技術(shù)突破（如多次拉晶技術(shù)、金剛線切割技術(shù)等）之外，另一個(gè)值得關(guān)注的現(xiàn)象就是單晶硅片的尺寸存在著變大的趨勢(shì)。

在2010年之前，單晶硅片主要以對(duì)邊距125mm(硅棒直徑f164mm)的小尺寸硅片為主，并有少量對(duì)邊距156mm(f200mm)的硅片，2010年后，156mm硅片的比例越來(lái)越大，并成為行業(yè)主流，125mm的P型硅片在2014年前后基本被淘汰，基本僅應(yīng)用于一些IBC電池與HIT電池的組件。在2013年底，隆基、中環(huán)、晶龍、陽(yáng)光能源、卡姆丹克5家企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了M1(156.75-f205mm)與M2(156.75-f210mm)硅片標(biāo)準(zhǔn)，在不改變組件尺寸的情況下，M2通過(guò)提升了硅片面積(提升2.2%)使組件功率提升了5Wp以上，迅速成為行業(yè)主流并穩(wěn)定了數(shù)年時(shí)間，期間市場(chǎng)也存在著少量M4規(guī)格(161.7-f211mm)的硅片，面積比M2增加了5.7%，產(chǎn)品以N型雙面組件為主。

到2018年下半年，因市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，諸多企業(yè)再次把目光投向硅片，希望通過(guò)擴(kuò)大硅片尺寸提升組件功率以獲得產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。一種思路是沿著M2的推出思路，不提高組件尺寸的情況下繼續(xù)提高硅片對(duì)邊距，納入考慮的尺寸包括157、157.25、157.4mm等，但獲得的功率增加比較有限，另一方面增加了對(duì)生產(chǎn)精度的要求、還可能影響了認(rèn)證兼容性(如無(wú)法滿足UL的爬電距離要求)。另一種思路是是沿著125mm提升到156mm的思路把組件繼續(xù)做大，如158.75mm規(guī)格的倒角硅片或全方片(f223mm)，后者將硅片面積提高3%左右，使60片電池組件的功率提高了近10Wp；同時(shí)一些N型組件制造企業(yè)選擇了161.7mm對(duì)邊距的M4硅片；另外也有企業(yè)在準(zhǔn)備推出166mm對(duì)邊距的硅片。

那么我們來(lái)分析一下，為什么硅片尺寸會(huì)變得越來(lái)越大呢？

1. 從生產(chǎn)的角度來(lái)看，電池、組件以片/塊來(lái)計(jì)的生產(chǎn)速率(片/小時(shí)、塊/小時(shí))基本固定，提升硅片尺寸可以使單位時(shí)間產(chǎn)出的電池、組件功率獲得提升，這樣分?jǐn)偟矫縒p的設(shè)備、人工乃至公司的其他成本都將減少?gòu)亩档土穗姵睾徒M件的制造成本，這在125mm硅片切換成156mm硅片時(shí)尤為明顯。

2. 從電站系統(tǒng)成本的角度來(lái)看，以地面電站為例，相同效率下，因硅片尺寸增大獲得的高功率的組件保持著同樣的串聯(lián)數(shù)量，因此單體支架上的組件功率就會(huì)相應(yīng)提升，平攤到每Wp的支架、樁基的成本就將降低；在大組件對(duì)人員搬運(yùn)、安裝速度影響不大的情況下，按Wp計(jì)的組件、支架安裝效率就會(huì)提高；由于單位方陣的容量由逆變器決定可視為固定，這樣高功率組件會(huì)使匯流箱或組串逆變器的用量減少，支架用量的減少會(huì)使方陣的占地面積縮小(考慮到支架的前后間距和左右間距)，同時(shí)支架與占地的減小將會(huì)使電纜的用量得到削減。根據(jù)相關(guān)測(cè)算，使用166mm硅片的425Wp組件將比使用M2硅片的380Wp組件(均為72片電池版型)節(jié)省至少5分/Wp的BOS成本，如果使用跟蹤支架或是在海外人工成本較高的地區(qū)，節(jié)省的BOS成本將進(jìn)一步提高。

綜合以上兩點(diǎn)來(lái)看，在設(shè)備生產(chǎn)與人員搬運(yùn)允許的前提下，硅片的尺寸應(yīng)盡量做大，這樣可以獲得更多的電池組件成本與系統(tǒng)BOS成本節(jié)省，基于這個(gè)理由碲化鎘薄膜電池代表企業(yè)First Solar直接把組件尺寸從第四代的1200*600mm提升到2009*1232mm，近2.5m2的組件面積與35kg的重量應(yīng)是其綜合分析后得到的極限值。對(duì)于晶硅組件，也該像125mm調(diào)整到156mm一樣借這次行業(yè)變更的機(jī)會(huì)調(diào)整到一個(gè)能穩(wěn)定多年的更具性價(jià)比的尺寸。根據(jù)微信文章《大尺寸硅片，單晶更容易實(shí)現(xiàn)！》，硅片做大的主要制約因素在于電池的擴(kuò)散爐，在硅片盡量做大而擴(kuò)散爐直徑有限的背景下，有一定倒角的單晶硅片應(yīng)該比全方單晶硅片有一定優(yōu)勢(shì)。

擴(kuò)散爐管截面

總之，硅片變大可以為光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)明顯的價(jià)值，主要企業(yè)應(yīng)借此次機(jī)會(huì)盡快統(tǒng)一一個(gè)能夠相對(duì)穩(wěn)定多年的尺寸規(guī)格，從而減少產(chǎn)線改造與組件認(rèn)證費(fèi)用上的重復(fù)投資，166mm單晶硅片現(xiàn)階段看起來(lái)作為產(chǎn)線兼容的最大尺寸是相對(duì)不錯(cuò)的選擇。