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郑州华晶金刚石股份有限公司

光伏单多晶之争:单晶效率优势逐渐体现

关键词 金刚石线 , 单晶|2019-07-11 10:25:04|来源 国荣证券
摘要 单多晶技术路线分化出现在产业链最前端,转型难度大从目前看,光伏的技术路线主要分为两种,单晶路线及多晶路线。所谓单晶与多晶路线,主要是指光伏硅片采用单晶材质还是多晶材质。由于硅片在光...

       单多晶技术路线分化出现在产业链最前端,转型难度大

       从目前看,光伏的技术路线主要分为两种,单晶路线及多晶路线。所谓单晶与多晶路线,主要是指光伏硅片采用单晶材质还是多晶材质。由于硅片在光伏产业链制造环节中处于最前端,因此,选择技术路线也直接影响到后续整个产业链工艺的选择。

       单多晶技术差异主要源自硅片环节。因此,在硅片环节两技术工艺成本则基本决定了最终组件产成品的成本。而硅片行业是典型的重资产制造业,设备资本开支相对较大,而两种工艺所采购设备的截然不同,使得硅片企业一旦选择某种工艺路线,后续经营路线较难调整。

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单晶拉棒主要工艺

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多晶铸锭主要工艺流程

       直观上看,单多晶各具优势。多晶硅片优势在于铸锭工艺更加简单,单次投入硅料较多,并且对硅料本身要求相对较低,这样导致多晶硅片生产成本更低,这种低成本优势则一直传导至终端产品。而单晶硅片优势在于其在晶片表面缺陷少、杂质少,因此其光电转换效率较多晶硅更高。两者各具明显优势。

       生产成本与转换效率是主要变量

       1.长晶成本直接决定成本差异

       硅片制造分为长晶和切割两个过程。长晶是指硅片生产企业在特定环境下,使得硅料生长成硅晶体的过程。单晶硅与多晶硅的最大区别在于其长晶过程中,单晶硅采用西门子法直拉进行单晶硅棒生产,其原子排列有序。而多晶硅则是相对简单的硅料铸锭,内部原子结构没有变化(仍为无序排列)。

       长晶成本差异大,直接决定单多晶技术路线成本,成本优势是多晶赖以存在的基础。根据Solarzoom的最新数据,单晶拉棒后每千克附加成本(不考虑硅料本身)为44元,多晶铸锭后每千克附加成本为21元。单晶的拉棒环节成本是多晶的一倍以上。

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单多晶长晶成本直接对比

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单晶长晶部分坩埚、电力等占比仍高

       单晶主要高于多晶的成本在于坩埚、石墨热场以及电力。这主要是由于单晶的单炉产出量相对较小。目前,多晶硅单炉产出为1200kg,热能、电能等利用效率较高,而单晶硅单炉产出仅为270kg。例如石英坩埚的使用一般是每炉更换一套,虽然单晶单炉用量仅为多晶一半,但其单炉产出更低,因此其耗费坩埚量也更大。

       2.硅料成本存在一定差异,切片效率单晶略占优势

       单多晶硅片对硅料品质要求存在差异,相应硅料价格反映至成本端。单晶硅片对硅料要求相对较高,通常采用价格较高的致密料,而多晶则采用质量稍差但价格更低的菜花料。并且两者的供需结构和成本价格均有较大程度的差异。

       致密料国内产能仍有缺口,部分依赖进口。单晶硅采用的致密料技术壁垒相对较高,国内硅料质量相对较差。过去几年,硅致密料较为依赖进口,进口额度占比在60%以上。虽然19年以来我国硅料产能快速提升,但是在致密料领域,未来仍部分依赖进口,预计进口份额仍在15%左右。目前,国内致密料不合格率较高,国内能大量供应致密料的供应商主要有四家,永祥硅业(通威子公司)、大全新能源、新特能源(特变电工)及协鑫。

       2019年,国内致密料产能确实有较大幅度提升,但依然无法满足单晶硅片下游景气的需求。仍然需要海外进口。按照全球单晶硅光伏新增装机量55GW以及单片电池片发电5.3W的中性预测进行测算,2019年需致密料17.34万吨。而从国内能够满足单晶生产的硅致密料产能来看,各厂扩产按照相应计划乐观估计,约在15万吨左右,并且未考虑良率提升以及硅料利用率问题。因此,国内致密料仍需部分依赖进口,拉动致密料整体价格处于相对高位,且支撑力强。

       致密料价格相对而言支撑力度更强。自2018年二月以来,由于我国硅料扩产潮,硅致密料与菜花料价格出现较大幅度下跌。而从下跌幅度来看,致密料的支撑力相对更强,并且与菜花料拉开了较大幅度的价差。目前,致密料价格仍在70元/kg以上,而菜花料已经降至60元/kg水平线上,接近硅料企业成本。因此多晶技术路线在硅料部分的成本较单晶技术路线更低,成为多晶的优势所在。

       多晶金刚石线切片普及后,单晶切割成本仍略优于多晶。2014年,单晶掀起金刚石线革命,在新技术下,单晶切割效率大幅提升,切割成本快速下降,这也为未来单晶份额占比提升奠定了基础。随后,金刚石线切割技术开始在多晶领域采用,也带动多晶切割效率大幅提升。但由于多晶硅锭硬质点较多,切片的断线率、切割速度都比单晶要差,因此多晶切片成本仍高于单晶。单晶在切片领域占据优势。

       3.单晶转换效率占绝对优势

       单晶电池片光电转换效率更高,是单晶的主要优势所在。由于单晶硅片的位错密度更低,单晶电池的能量转换效率较多晶具备一定优势。根据相关数据,单晶与多晶在转换效率方面近年来持续提升,但是普通P型单晶电池较P型多晶电池的转换效率始终多1.2-1.4个百分点。近年来随着PERC等高效技术的应用,单晶产品则有更高的转换效率。

       现阶段单晶性价比增强,下游普及度提升

       技术更迭带来成本优化及效率提升是单多晶技术路线的核心竞争点。回望历史,单晶与多晶互有胜负,在特定时期也各占上风。这主要是由于各自技术路线优化带来的特定时期内相对更优的性价比决定的。1950至1980年,光伏市场仅有单晶电池产品。1980年后,多晶电池凭借低成本的经济效益,份额逐渐提升。至2011-2015年,单晶节节败退,份额仅占30%左右。后来由于单晶金刚石线切割技术的应用,单晶迅速与多晶成本差距缩小,并且高转换效率使得其占比持续快速提升。

       从单瓦成本来看,单晶性价比快速追赶,但仍略低于多晶。根据最新调研数据进行,普通P型单晶硅片单瓦成本降至0.9元-1元区间,直追多晶单瓦成本,但与多晶仍然相差不到0.1元/W。在单晶成本劣势逐步缩窄的背景下,单晶电池在PERC、双面电池等领域技术突破更快,因此逐渐得到下游电站的青睐,其份额也得到进一步提升。2019年,假设硅致密料均价维持在76元,单晶电池转换效率平均达到21%,那么单晶硅片单瓦成本能够降至0.87元。

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