回顧組件封裝進化史 探尋組件技術(shù)未來之路
組件環(huán)節(jié)一直被認為是最沒有技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),是四個光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)投資最低、技術(shù)難度最低的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),目前1GW組件產(chǎn)能的投資成本僅為7000萬元,和硅料、硅片、電池產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)動輒幾億甚至十幾億根本沒法對比,那么我們是否就此可以不關(guān)注組件技術(shù)任其發(fā)展呢?結(jié)論可能恰恰相反,未來3年左右組件封裝技術(shù)發(fā)生根本性變化的概率極大,由于光伏制造業(yè)硅片環(huán)節(jié)和電池片環(huán)節(jié)近幾年都發(fā)生了較大的技術(shù)革命,這一系列最新的技術(shù)進步都為組件環(huán)節(jié)的新的技術(shù)革命買下了伏筆,那么問題就來了,光伏制造業(yè)上游硅片、電池片技術(shù)的進步到底埋下了什么樣的伏筆?未來組件技術(shù)將會何去何從?
先回顧歷史,在2010年前后,光伏產(chǎn)業(yè)方興未艾時,一條年產(chǎn)能200MW的組件產(chǎn)線需要配備350名員工,而現(xiàn)在自動化程度最高的組件工廠僅需50人就可以是整條產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)。在上游硅片、電池片技術(shù)革命不斷涌現(xiàn)的同時,組件封裝環(huán)節(jié)的新技術(shù)應(yīng)用也在加速,MBB多主柵技術(shù)、半片技術(shù)、MWT技術(shù)的應(yīng)用都在加速老的組件設(shè)備的貶值進程。
上述技術(shù)雖然加速組件產(chǎn)能貶值,但上面的這些技術(shù)與既有組件技術(shù)路線兼容,老的組件產(chǎn)能通過升級改造,多一些額外的資本支出依然可以獲得同樣的效果,雖然加速老產(chǎn)能貶值但并不致命。但疊瓦技術(shù)則就不一樣了,由于疊瓦組件封裝技術(shù)和既有組件封裝技術(shù)兼容性很低,說句不客氣的話:如果疊瓦能成為主流的話,那么現(xiàn)有的組件環(huán)節(jié)的產(chǎn)能就都需要推倒重來,就和當下的多晶硅片產(chǎn)能一樣。
近來隨著多晶電池片價格的不斷下跌,發(fā)生了一件具有歷史意義的事情,那就是一片60型組件的電池成本已經(jīng)低于封裝成本。未來組件價格下滑很難再依靠電池價格的下滑。現(xiàn)在一張效率<18.6%的多晶電池片的價格約為3.77元;那么一片組件所需的60張電池片成本為3.77×60=226元。而現(xiàn)在一片組件的含稅封裝成本已經(jīng)高達185×1.16=214.6元。
此外還不能忘記運輸和質(zhì)保成本,此項成本與面積相關(guān),應(yīng)當和入組件環(huán)節(jié)的成本,目前此項成本占生產(chǎn)成本的約4%,相當于每片60型組件平均需要22元的運費和質(zhì)保費用。組件環(huán)節(jié)的成本已經(jīng)高于60片電池。
上面這張圖展現(xiàn)了組件成本結(jié)構(gòu)的變遷歷史,在2010年的時候,一張60型的組件電池成本占比高達91%,而封裝成本僅有9%,由于電池成本占比奇高,所以降本的利器自然就是降低電池成本,降低電池成本就可以有效的降低光伏發(fā)電成本。
時間來到2018年9月,多晶硅片和多晶電池經(jīng)過一輪又一輪慘烈的價格廝殺,組件的成本結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了歷史性的一刻:電池成本歷史上首次低于封裝環(huán)節(jié)的成本,一片多晶組件,多晶電池成本占比僅49%。行業(yè)發(fā)展到此刻,就意味著未來單純降低電池價格對組件成本降低的效用已經(jīng)十分有限。如果再把后端的電站建設(shè)環(huán)節(jié)的成本考慮進來,當前電池片的成本占比更是只有21%,多晶電池價格計算降低到0,光伏電站系統(tǒng)成本無非是下滑20%,距離我們理想中的發(fā)電側(cè)平價上網(wǎng)還有巨大距離,光伏未來廉價化的唯一出路在:提效。引用一位愛旭的朋友的話:一切不以提效為目的的技術(shù)進步都是耍流氓。
當我們了解了組件封裝成本變遷的歷史后,就會發(fā)現(xiàn)“浪費更多電池片卻提升封裝效率”的疊瓦技術(shù)可能是未來光伏組件環(huán)節(jié)最優(yōu)的解決方案。在一張60型面積大小相當?shù)陌嫘蛢?nèi),疊瓦組件可以封裝66~68張電池片,比常規(guī)組件封裝模式平均多封裝13%的電池片,此時高效電池片變得越來越廉價而封裝成本占比越來越高,在這種情形下,浪費電池片而節(jié)省單瓦封裝成本的疊瓦組件技術(shù)正變得越來越有性價比。
如果我們回顧一下組件封裝的歷史就更容易理解疊瓦技術(shù)未來的必然性,在最早期,一張單晶硅片價高達100元,真的可以說是比黃金還要珍貴,自然也就舍不得半點浪費。在昂貴的硅片面前,封裝所用的材料的成本是微不足道的,于是當時封裝的解決方案是這樣的:
后來伴隨著硅料和長晶環(huán)節(jié)的優(yōu)化,硅片電池片成本不斷向下,這種大量留白、很沒有效率的封裝模式漸漸被熱門拋棄。把圓圓的硅片適當切方以后進行封裝,于是組件就變成了這個樣子:
(125mm單晶硅片,小幅度把硅片的圓邊切掉一些以提升封裝效率)
進步的車輪一旦開始就根本停不下來,硅料均價和長晶成本還在不斷地下滑,尤其是近些年單晶爐引入連續(xù)加料的長晶技術(shù)、提升了長晶的速率、提升切片效率等等一系列的進步,允許我們采用更加“奢侈”的封裝模式,于是單晶硅片的M2、M4等規(guī)格的硅片應(yīng)運而生,他們封裝出來的組件是這樣的:
為了提升封裝效率,在硅棒切方的過程中切掉非常大的比例,使硅片盡量呈現(xiàn)正方形,盡最大可能降低封裝留白。那么未來會如何呢?其實方向已經(jīng)很明顯:高效電池片越是便宜,我們就可以采用越是奢侈的封裝模式。疊瓦技術(shù)出來已經(jīng)多年,但是一直沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用,我認為重要的原因就是在5.31之前高效電池的價格還是太貴了。
疊瓦技術(shù)是一個典型的按比例增加功率的技術(shù),提升功率約10%,電池片素質(zhì)越好,帶來的增益越大。2017年的主流電池片封裝后功率是270瓦,疊加疊瓦后增益270×1.1=297;凈增加功率27瓦;如果時間點來到2019年,常規(guī)封裝模式功率達到310w的電池片將會大量充足供應(yīng),那么采用疊瓦技術(shù)以后對應(yīng)封裝功率為310×1.1=341瓦,凈增加功率31瓦。帶來的增益明顯好于常規(guī)多晶電池片。可以說更高功率的單晶perc大量充足廉價的供應(yīng)直接為疊瓦技術(shù)de大規(guī)模普及鋪好了道路。
這張圖展示了Perc電池片最近一年的價格走勢,從2017年每瓦2.58元跌倒了現(xiàn)在的1.08元/瓦。高效電池片價格的悄然變化即將引發(fā)組件技術(shù)的新革命(當然前提是能解決疊瓦的專利問題)
組件這個往往最被大家輕視、資本支出最低的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)也是一個新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、設(shè)備產(chǎn)能容易更新淘汰的環(huán)節(jié),短短幾年間,一條組件產(chǎn)線的產(chǎn)能從30MW~60MW~100MW到最新的250MW兆瓦演進;封裝從兩主柵、三主柵、五主柵、六主柵、甚至十二主柵演進;三角焊帶、圓形焊帶、半片封裝、MWT封裝、反光貼條、反光貼膜、菱形封裝等等一大批新技術(shù)正在或即將應(yīng)用。但是上述一些列技術(shù)和疊瓦技術(shù)比起來,就都只能算是貓拳秀腿了,避開專利問題不談,如果2019年疊瓦技術(shù)能普及,疊加Se+perc高效電池片,60版型組件的封裝功率會普遍來到340~350瓦。比起2017年主流270功率的組件,短短兩年間組件功率進步足足80瓦。這是最好的時代,一系列新技術(shù)風起云涌,光伏平價化正在大跨步走來;這是最壞的時代,那些跟不上時代潮流的企業(yè)正在或即將被淘汰。
責任編輯:蔣桂云
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