提高電池效率與降低非矽成本的收益比較
(來源:NPD Solarbuzz)
根據最新的 NPD Solarbuzz 太陽能設備市場季報,在 2012年,降低成本仍是主要晶矽太陽能廠商堅持的首要選擇。在過去的幾年裡,影響主要晶矽太陽能廠商每瓦成本的三個要素是:平均矽料成本、非矽加工成本、以及電池效率或模組功率。
儘管透過採取不同的策略和產品規劃可以針對這三個要素降低成本,隨著多晶矽平均售價下降到最近每公斤20~25美元的低位,矽料成本下降的貢獻遠超過另外兩個要素。NPD Solarbuzz指出,事實上,一些在2011年下半年每瓦成本水準在產業內領先的晶矽廠商,正是主要受益於多晶矽平均售價的下滑。
進入太陽能市場的有利時機,有時甚至比任何精明的公司策略更重要。例如,一些在2010到2011年進入太陽能產業的(有大量購買能力的)公司可以利用靈活的短期和現貨多晶矽價格,從而立即得到了一個勝過現有競爭對手的成本優勢,因為後者被從前簽訂的多晶矽長期合約牽制著無力還價。
NPD Solarbuzz表示,除了一些從多晶矽到模組過於理想化整合的廠商之外,主要的中國一線晶矽(從矽錠到模組)廠商的多晶矽採購價格現在越來越接近,矽料成本將成為這些廠商之間較為次要的差異。現在降低成本不能再依賴於多晶矽平均售價的下降。雖然有一些聲音認為多晶矽價格將會反彈,但是值得注意的是宣揚價格會上漲的往往是價格上漲中的獲益方。
目前的市場環境下很難看到多晶矽平均售價的反彈。一種極端的情況是,市場短期的疲軟帶來長期的多晶矽供過於求;另一種情況是,新的不依賴於政府補貼的市場需求出現,市場強勁的增長或者說需求的彈性引起價值鏈上平均售價的下跌放緩。
每個廠商都有自己的晶矽電池產品規劃,然而其中有多少概念可以用於大規模生產尚不明確;到目前為止,只有有限的資料支援實施這些產品規劃的時間表或所需的製程改動。實際上,現在的產品規劃與二十年前提倡的沒有太多的差異:Selective Emitter,wrap-through背接觸 (back-contact)電池,交叉背結 (interdigitated rear-junction)電池等等。即使新增的製程流程改變也是一個挑戰:將基板從p型換成n型,背面鈍化,電鍍,離子導入等。
目前已被大規模生產“證明”的高效電池設計只有SunPower的背結電池和松下/三洋(Panasonic/Sanyo)的異質結HIT電池。這些公司的研發和學習可以追溯到90年代和2000年代的早期,擁有大量的內部專利和專有技術。在過去12個月裡,唯一被其他主要的晶矽廠商廣泛應用的“高效”製程流程改變是正面二次絲網印刷。
NPD Solarbuzz指出,有很多種策略可以使電池平均效率超越17~18%水準。為了找到快速提升電池性能,挑戰SunPower和三洋的成就,很多晶矽廠商盛行的辦法是與先進的太陽能研究實驗室合作並達成技術轉讓協議。事實上,中國主要的晶矽廠商現在採取的行動與歐洲晶矽電池一線廠大致平行。
在歐洲有代表性的是當地的研究實驗室(imec、ECN、Fraunhofer ISE、ISFH等等)與本土電池製造商之間的資金支持與合作,但是沒有建成有規模的高效電池產能。現在亞洲領先的晶矽廠商也在接觸這些研究實驗室。他們是否能成功地將研發概念推廣還有待被證明。這種對比的典型例子是中國廠商目前開發的金屬電極繞通(MWT)技術;矽穿孔技術(TSV)在其他相關產業中已經較為普遍,但是在太陽能中的應用可能更具有挑戰性,並且需要電池和模組製程的共同改變。
中國廠商追求高效電池的雄心勃勃的計畫可能蘊藏風險,而主要的台灣電池廠商的策略更加謹慎,也許從長期來看更可持續。台灣廠商更關注在使用常規製程時如何優化性能和良率,而不是追求將學術界宣傳的最高效率商業化。
太陽能製造仍在改進的過程中,而價值鏈的組成還沒有最終成型。在過去的幾十年裡,不同的國家和地區曾處於領先位置,並各自制定過垂直整合的計畫。然而,在每個環節都做到最好是一個極大的挑戰,也許在價值鏈上不同區域各有自己的強項,比如在電池製造環節臺灣就可能是個好的例子。
降低成本先於效率技術藍圖無論企業出於市場行銷目的在頭條新聞宣佈怎樣的產品規劃和技術轉折突破,降低成本仍然是每個晶矽廠商的首要運營目標。NPD Solarbuzz表示,從多晶矽生產到模組封裝,晶矽價值鏈的每個環節都存在著降低成本的機會。再加上各種設備和材料改進的選擇,問題不再是要關注什麼,而是如何優先選擇降低成本不同選項。
隨著矽料平均售價接近“平穩”狀態,而效率提升仍然是個挑戰,在未來12到18個月內,最可能的選擇仍然是降低每瓦成本。NPD Solarbuzz副總裁Finlay Colville指出:「在2012年第一季,模組加工成本成為了中國主要晶矽廠商矽料成本和非矽成本中最大的一部分。”因此,價值鏈這一部分很可能在2012年的成本降低幅度最大。
等到非矽成本降低的潛力用盡之後,高效電池產品規劃和製程改變將會更加受到重視。然而NPD Solarbuzz認為,這也許要到2014年才會發生。在現在,期待在價值鏈上有更多的合作和更加的開放,以解決目前面臨的主要挑戰。
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