從1877年W.G.Adams和R.E.Day研究了硒(Se)的光伏效應并制作第一片硒太陽(yáng)能電池算起，今年恰好是晶硅光伏電池誕生140周年;雖然“光伏”這個(gè)詞誕生已久，算得上是一個(gè)老壽星，但光伏對于大多數人來(lái)講還是新事物，因為光伏真正低成本規?；瘧檬墙鼛啄陜鹊氖虑?。
光伏真正的大規模商業(yè)化應用是從德國開(kāi)始的，2000年德國頒布《可再生能源法案》，確保光伏電全額上網(wǎng)、基于光伏電站高額補貼(5元/Kwh)并承諾一旦獲得補貼備案就能保障20年補貼不變。
早期光伏發(fā)展過(guò)程中，德國扮演了極其重要的角色，以2012年為例，當年德國光伏裝機容量3.83GW，占當年全世界總裝機量52.3%。德國對光伏產(chǎn)業(yè)的起步以及初期發(fā)展起了至關(guān)重要的作用。當然，也正是因為德國過(guò)于高的重要性，導致2011年德國補貼政策退出以后，給光伏行業(yè)造成了第一次嚴重打擊，光伏行業(yè)迎接了第一次成人禮。
中國的光伏裝機容量迎來(lái)爆發(fā)式的增長(cháng)是在2011年以后的事情;當時(shí)歐美雙反政策導致我國光伏行業(yè)陷入全行業(yè)虧損的窘境，國家為了挽救困境中的光伏產(chǎn)業(yè)，避免嬰兒期的中國光伏業(yè)慘遭滅頂之災，制訂了光伏標桿上網(wǎng)電價(jià)政策(1元/kwh)并承諾保持25年補貼不變，由此，我國光伏裝機量迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)。
2008年我國光伏裝機容量?jì)H為145MW，而2016年我國光伏裝機容量達到了34.54GW，是2008年的238倍。2016年全球總裝機容量76GW，我國裝機量占世界總裝機量的45.4%;今年我國630搶裝潮更加激進(jìn)，樂(lè )觀(guān)預計全年裝機容量會(huì )超過(guò)40GW，占全世界總需求的50%以上，我國的需求對世界光伏業(yè)舉足輕重，我國的一舉一動(dòng)與世界光伏業(yè)的命運將緊密相聯(lián)。
回顧中國歷年光伏裝機數據我們就知道，光伏產(chǎn)品大規模的走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)成為我們看得見(jiàn)、摸得著(zhù)的生活中的產(chǎn)品也就是最近五、六年的事情。所以，“光伏”是一個(gè)老名詞，更是一個(gè)新事物。伴隨著(zhù)光伏裝機規模的持續增長(cháng)的背后其實(shí)是成本的不斷下滑，一系列的最新技術(shù)不斷的在光伏產(chǎn)品上得到商業(yè)化應用，成本保持每年10%以上的下滑速度，回顧光伏發(fā)展史也就是回顧光伏產(chǎn)品成本下降史。
如果放在一個(gè)較長(cháng)的時(shí)間軸上來(lái)看，光伏組件的價(jià)格一直在穩步下滑，光伏的本質(zhì)是半導體行業(yè)，摩爾定律在光伏行業(yè)一直發(fā)光發(fā)熱，展望未來(lái)，一系列能降低光伏組件成本的技術(shù)正在或即將得到應用，成本下降的趨勢將會(huì )一直持續下去。在這個(gè)“漂亮的、穩定向下”的曲線(xiàn)中，這是一場(chǎng)新能源“革命”，一場(chǎng)對煤炭的革命、對石油的革命!對世界能源格局和地緣政治的革命!
?、萍夹g(shù)路線(xiàn)的選擇和產(chǎn)業(yè)格局(產(chǎn)業(yè)全景圖)
i.晶硅電池路線(xiàn)是經(jīng)過(guò)慘烈淘汰賽脫穎而出的電池路線(xiàn)
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，晶體硅電池路線(xiàn)基本確立了它的王者地位;之所以選擇晶硅電池路線(xiàn)絕非某個(gè)人的意志，更不是某個(gè)偶然，而是晶硅電池路線(xiàn)在眾多光伏電池路線(xiàn)當中可以完美的平衡成本、壽命、轉化效率等不同要素。
光伏電池組廠(chǎng)家承諾質(zhì)保25年(即25年后功率依然能達到初始功率的80%以上)，保證如此長(cháng)的壽命的同時(shí)又要保證成本足夠低、效率足夠高，能同時(shí)完美滿(mǎn)足多方面要求的電池只有晶硅電池。新聞報道中時(shí)常會(huì )有很多噱頭，動(dòng)輒就高呼替換既有技術(shù)路線(xiàn)，最近比較火的“鈣鈦礦”電池，宣傳說(shuō)理論轉化效率會(huì )高達50%(晶體硅電池理論最高轉化效率為30%)，成本只有晶體硅電池的十分之一;但很多人卻不知道鈣鈦礦電池壽命只能論小時(shí)來(lái)計，壽命問(wèn)題難以解決;亦或者有人宣稱(chēng)“多結電池”轉化效率可以高達45%，是晶硅電池效率的2倍有余，卻不知道“多結電池”成本高昂，只能應用于航天航空領(lǐng)域。
不熟悉光伏產(chǎn)業(yè)的人總會(huì )莫名其妙的擔心“技術(shù)替代”的問(wèn)題，擔心當前一些企業(yè)的優(yōu)勢可能會(huì )被替代掉;但我可以負責任地說(shuō)：這些擔心都是多余的，光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的商業(yè)化應用，晶體硅電池路線(xiàn)是唯一成熟、穩定、可選的技術(shù)路線(xiàn);是經(jīng)歷了一輪又一輪淘汰賽而勝出的技術(shù)路線(xiàn)。
實(shí)際數據也貼合這一判斷，當前晶體硅電池路線(xiàn)占據95%以上的市場(chǎng)份額，其他紛繁復雜的路線(xiàn)只是在眾多細分領(lǐng)域分享剩余的5%，如果要想描述光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈格局，只需要描述晶體硅電池的產(chǎn)業(yè)鏈就足夠了。
ii.晶體硅電池的產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
從最上游的原材料到最終的光伏組件產(chǎn)品，需要經(jīng)過(guò)多晶硅料、硅錠/硅棒、光伏電池片、光伏組件等四個(gè)環(huán)節?，F在我們就介紹了解一下這四個(gè)環(huán)節，以便描繪出光伏產(chǎn)業(yè)全景圖。
1.多晶硅料
多晶硅料是半導體行業(yè)的基礎原料，自然也就是光伏產(chǎn)業(yè)的基礎原料。
多晶硅的制作流程大致為：通過(guò)冶煉工藝將SiO?冶煉還原為98%純度的工業(yè)Si，再通過(guò)改良西門(mén)子法或者硅烷流化床法進(jìn)一步把工業(yè)級Si提純到99.9999%的太陽(yáng)能級多晶硅。由于提純純度要求高并且還原過(guò)程高載能，這也使得硅料成為晶硅光伏電池能耗最大的一個(gè)環(huán)節。幾年前的技術(shù)水平，還原1kg多晶硅需要120度電，這些年伴隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，提煉1kg的多晶硅的能耗越來(lái)越低，一線(xiàn)廠(chǎng)家1kg多晶硅提煉僅需要60度電;與此同時(shí)，一大批廠(chǎng)家在應用“硅烷流化床”這項革命性的技術(shù)，可以把1kg硅料的電耗降低到25度電。
多晶硅生產(chǎn)是資本密集和技術(shù)密集的環(huán)節，早2010年的時(shí)候，1萬(wàn)噸硅料產(chǎn)能的投資成本高達100億且我國沒(méi)有足夠生產(chǎn)能力，大部分依靠進(jìn)口。近幾年多晶硅產(chǎn)能投資成本大幅下滑，四川永祥新建5萬(wàn)噸多晶硅產(chǎn)能的總投資僅80億元，單位產(chǎn)能的投資成本只有原先的十分之一。
在2011年雙反的時(shí)候，我國90%的多晶硅都依賴(lài)進(jìn)口，而近幾年一大批國內廠(chǎng)家崛起，而歐美老牌企業(yè)衰退明顯。國內廠(chǎng)商崛起的另一個(gè)效應是成本大幅下滑，新疆大全新能源是成本控制較好的廠(chǎng)商之一，1kg硅料的現金成本控制在8美元以?xún)?。而江蘇的保利協(xié)鑫一躍成為世界最大的硅料廠(chǎng)商;東方希望集團是2017年才正式殺入這一領(lǐng)域，規劃產(chǎn)能更是驚人，達到12萬(wàn)噸，產(chǎn)能是保利協(xié)鑫的1.7倍。
2.單晶組件制造流程
單晶電池組件的制造始于單晶爐，在單晶爐中將“籽晶”放于旋轉軸上讓硅晶體圍繞其緩慢生長(cháng)，經(jīng)過(guò)緩慢的生長(cháng)過(guò)程，一根根內部晶粒有序、排列方向一致的“單晶棒”就出爐了。
單晶爐的生長(cháng)特征使得每一根單晶棒都是圓的，此時(shí)如果直接切片生產(chǎn)圓形的單晶片則不利于電池組件的空間利用，所以單晶電池生產(chǎn)過(guò)程中還必須要有一個(gè)切方的過(guò)程。
切方后的單晶棒就要放入切片機臺切成一片片厚度為150um~190um單晶硅片，這些年伴隨著(zhù)金剛線(xiàn)切割技術(shù)日益成熟，單晶硅領(lǐng)域已經(jīng)完全普及金剛線(xiàn)切割的新技術(shù)。金剛線(xiàn)是一根根細如發(fā)絲(80um左右)又韌度、銳度極高的金剛線(xiàn)。應用這項技術(shù)以后，一根長(cháng)度為650nm的單晶棒僅僅需要2小時(shí)就會(huì )被切割成兩千多張單晶片。
硅片僅僅是基礎，需要經(jīng)過(guò)處理以后才會(huì )具有導電、發(fā)電的特性;在制作電池片過(guò)程中需要制絨工藝使得表面凹凸不平，從而有利于光子的捕獲;為了獲得最良好的導電性能，電池片往往采用銀漿導電。電池片上的白亮色就是鍍上去的銀漿用于導電。
3.多晶組件制造流程
多晶的制造流程就相對“粗放”一些，在多晶爐中直接融化多晶硅制作成“多晶硅錠”，由于是直接鑄錠而非緩慢生長(cháng)，硅錠的內部晶粒相對雜亂無(wú)章一些(正是這一原因導致多晶組件的轉化效率相對較低)。同時(shí)也正是因為這樣的制造流程，多晶硅錠在鑄造的過(guò)程中就直接鑄造成為“方形硅錠”而無(wú)需切方流程，制作出來(lái)的硅片也是完美的正方形(單晶硅片的四角則為圓弧)。
多晶組件和單晶組件的核心區別就在于鑄錠的流程不同，單晶是通過(guò)單晶爐緩慢有序生長(cháng)，而多晶則是通過(guò)直接融化多晶硅快速成錠的方式。他們在切片以及制作組件等環(huán)節區別不大。
了解了上述流程，區分單晶組件和多晶組件就十分容易。單晶硅片由于四個(gè)角均為弧形，所以封裝成為組件之后單晶組件會(huì )有留白，會(huì )有大約3%的封裝損失。而多晶硅片為完美的正方形，不存在這方面的封裝損失，這使得多晶組件一定程度上彌補了效率。
4.當前光伏產(chǎn)業(yè)上的格局
雖然光伏產(chǎn)業(yè)大致可以分為硅料、硅片、電池片、組件等四個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節，但是產(chǎn)業(yè)上的公司卻并不完全按照這些生產(chǎn)環(huán)節劃分，不同公司上下游擴張現象明顯，例如：保利協(xié)鑫以生產(chǎn)制造多晶硅料起家，但是幾年前開(kāi)始轉向銷(xiāo)售硅片，近些年又開(kāi)始進(jìn)一步向下游擴張，開(kāi)始生產(chǎn)組件。以前的一線(xiàn)組件大廠(chǎng)也不斷向上游擴張產(chǎn)能，逐步擴充電池片、硅片的產(chǎn)能，執行垂直一體化的政策，以求避免產(chǎn)業(yè)不同環(huán)節的波動(dòng)風(fēng)險，把最大的利潤留給自己。
當前最大的幾家組件大公司例如晶科能源、天合光能、阿特斯、晶澳太陽(yáng)能等都有很充沛的上游產(chǎn)能，已經(jīng)不能再簡(jiǎn)單的用“組件廠(chǎng)家”來(lái)定義他們。而且這些一線(xiàn)組件大廠(chǎng)有自己很好的品牌形象，他們的向上擴充產(chǎn)能直接壓縮了中游小廠(chǎng)的生存空間。所以當前光伏產(chǎn)業(yè)大致分為兩個(gè)勢力集團，一方面是“硅料”廠(chǎng)，他們大多數還沒(méi)有擴充到組件環(huán)節，憑借著(zhù)硅料的資本密集和技術(shù)密集形成了一定的行業(yè)集中度;另一頭則是組件大廠(chǎng)，他們幾乎涵蓋了從硅片開(kāi)始的產(chǎn)業(yè)各環(huán)節。
光伏產(chǎn)業(yè)是一個(gè)技術(shù)快速更新迭代的產(chǎn)業(yè)，為了保持先進(jìn)性，需要有足夠的資金實(shí)力和足夠的行業(yè)地位拿到最先進(jìn)的技術(shù)和布局最先進(jìn)的產(chǎn)能。就以最近如火如荼的金剛線(xiàn)切割革命為例，廠(chǎng)家需要購入全新切割機臺，改造生產(chǎn)線(xiàn)以引入濕法黑硅工藝，這些都需要資金投入，而且最上游的設備廠(chǎng)商產(chǎn)能也吃緊，只能優(yōu)先供應一線(xiàn)大廠(chǎng)。當前光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了存量競爭的時(shí)代，光伏行業(yè)的種種因素都會(huì )導致強者恒強最終提升產(chǎn)業(yè)集中度。
這里想再強調一下，光伏的技術(shù)是迭代的，而非跳躍式發(fā)展，這就意味著(zhù)對光伏企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們的資本投入是長(cháng)期有效的，不會(huì )存在設備突然的不適用，而我們提高的如金剛線(xiàn)的改進(jìn)，也是在現有程序上改進(jìn)成了金剛線(xiàn)的切割。
前五大光伏組件產(chǎn)業(yè)去年總出貨量28.15GW，占去年總銷(xiāo)售量的37.04%，今年前五大企業(yè)預計出貨量會(huì )達到35GW，市場(chǎng)占有率會(huì )進(jìn)一步提升至43%，其中晶科能源增長(cháng)最為迅速(負債率也相對偏高)，預計2017年將會(huì )穩固光伏一哥的位置。這其中天合光能已經(jīng)于去年退市，晶澳太陽(yáng)能也提出了私有化邀約(6.8$)且這個(gè)私有化邀約沒(méi)比當前股價(jià)(6.5$)高多少，除非撤銷(xiāo)要約或者邀約不通過(guò)，不然晶澳太陽(yáng)能上漲空間有限。剩下的幾大巨頭表現都非常好，而且即便經(jīng)過(guò)這一輪暴漲，大部分公司股價(jià)依舊在凈資產(chǎn)一下，算是價(jià)值發(fā)現的一輪行情。
光伏是人為制造的虛假的繁榮?還是已經(jīng)悲觀(guān)過(guò)度?
首先，光伏是清潔能源，來(lái)自太陽(yáng)，通過(guò)光伏板轉變成電能，這樣的能源具有天然的強大生命力。因為太陽(yáng)每天都從東方升起，你只需要每天都起床就可以了。
其次，我們應該相信數字、相信科學(xué)，未來(lái)主要經(jīng)濟體的能源構成，太陽(yáng)能是重要的組成部分。迄今為止，美國加州13%，德國8%，而中國現在才1%。這個(gè)數字背后意味的空間，一目了然。
再者，石化能源在未來(lái)的地位，必然會(huì )被各種新能源逐漸替代。其他先不說(shuō)，就拿現在引領(lǐng)世界未來(lái)的科技公司，蘋(píng)果總部大樓的供電，Google全部服務(wù)器的供電，以及Tesla全產(chǎn)業(yè)鏈布局(未來(lái)就是自己家的光伏電站給自己的Tesla電動(dòng)汽車(chē)充電)。
有人會(huì )說(shuō)這是在美國，離我們自己距離太遙遠。但是事實(shí)上國內的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已如火如荼，各級政府對光伏的扶持，全民光伏的繼續推進(jìn)，和扶貧光伏的有效推行，都極大地促進(jìn)了光伏太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從上至下(政府到百姓)，從點(diǎn)到面(光伏地面電站到全民分布式光伏)，規模效應已經(jīng)初步顯現。
?、强偨Y
2016年，我國光伏設備企業(yè)從硅材料生產(chǎn)、硅片加工、太陽(yáng)電池片、組件的生產(chǎn)，到相應的純水制備、環(huán)保處理、凈化工程的建設到與光伏產(chǎn)業(yè)鏈相應的檢測設備、模擬器等，已經(jīng)具備成套供應能力，部分產(chǎn)品如擴散爐、管式PECVD、單晶爐、多晶鑄錠爐、層壓機、檢測設備等，已有不同程度的出口。
硅材料加工設備主要有多晶鑄錠爐、單晶爐、切斷機、切方機、多線(xiàn)切割機、硅片檢測分選設備等。其中，單晶爐以?xún)?yōu)良的性?xún)r(jià)比占據了國內市場(chǎng)的絕對統治地位，并批量出口亞洲;多線(xiàn)切割機也已取得突破;多晶硅鑄錠爐已大量在國內企業(yè)中使用。
電池片環(huán)節：生產(chǎn)環(huán)節，清洗/制絨設備：基本以國產(chǎn)為主。擴散爐：經(jīng)歷了開(kāi)管-閉管-全封閉(軟著(zhù)陸)-負壓擴散幾個(gè)階段，大部分電池企業(yè)采用國產(chǎn)裝備?？涛g：基本采用濕法工藝，以國產(chǎn)設備為主。PECVD：以管式PECVD為主，也已基本實(shí)現國產(chǎn)。
