效率提升誰來領跑?PERC、黑硅各據一方

發佈日期: 2016 年 05 月 22 日 11:10 | 作者: | 分類: 分析評論

在PERC已逐漸成P型電池片的高效技術代名詞之時,曾經紅極一時的黑硅技術又捲土重來,欲助多晶電池片效率進一步提升。多晶、單晶產品的戰火已從常規效率延燒至高效領域,PERC與黑硅兩技術的產品性價比、成熟度、量產性、產能擴張速度等,都再度被行業內熱議。

2015年末的單晶戰役

因歐洲市場萎縮,使2015年成為近年來全球單晶產品市佔率最低的一年。不僅高性價比的單晶PERC電池量產不如預期,一般單晶產品也因為2015上半年與多晶產品之間的價差過高,導致整年度需求低迷。

在歐洲、日本、美國、亞洲等各大市場中,2015年下半年的市佔率前五大產品幾乎不見單晶主流產品270W、275W模組。所幸單晶矽晶圓龍頭廠商隆基與其子公司樂葉光伏浮出水面力挽狂瀾,結合中國領跑者計畫的高效產品需求,2016年重新引爆了多晶與單晶產品之間的市場爭奪戰。

圖一:2016Q1各大市場主要產品分布

在同樣安裝面積下,使用單晶模組的專案輸出瓦數較高,相對降低了電站的單位建造成本。因此,單晶廠商不斷打著電站端每瓦系統發電量優於多晶的旗幟,希望提高單晶在市場上的佔有率。

去年以來,樂葉標榜的主流單晶模組較多晶模組僅有RMB 0.1/W的價差,順利打響名號。同時,上游硅片、電池片端也出現了多晶與單晶產品每瓦價格的「黃金交叉」。從中國陸續有大型電站採用單晶的產品趨勢來看,單晶產品確實在2015年末至2016年初打了漂亮的一役。

圖二:電池片價格的“黃金交叉”

Source: EnergyTrend’s monthly price report

因中國不少一線大廠陸續提升單晶出貨比重,單晶矽晶圓很快就從供過於求轉為供不應求。龍頭廠商隆基、中環除了著手迅速擴充產能以外,也趁勢拉抬價格,使農曆年後的單晶矽晶圓價格重新站上US$ 0.90/W的水平,且一路延續至今。然而,由於終端市場需求從三月起逐漸趨緩,又使多晶硅片、電池片快速跌價,市場再度回到多晶矽晶圓、電池片每瓦價格低於單晶的局面。單、多晶市場之爭下半年再現變數。

單、多晶技術路線,PERC與黑硅各領風騷

單、多晶產品之間的競爭已逐漸從主流市場蔓延到高效技術。PERC可用於多晶與單晶電池片,但單晶的效率提升較為顯著;而黑硅若搭配多晶硅片轉換為金剛線切,降本兼提效雙贏的局面也將帶動P型多晶持續往更高效發展。

PERC技術走向單晶或多晶?

PERC電池自2014年開始有量產實績,其後各地廠商迅速擴充產能;到了2016年底時,預計全球產能將達14GW,遠高於2014年的2.5GW。然而,PERC技術究竟會以多晶或是單晶為主流,業界至今尚無明確結論。

以效率的提升幅度來看,單晶PERC優於多晶PERC,但光衰(LID)也更嚴重。從成本來看,單、多晶採用PERC技術的額外成本則相差不多。故廠商要生產哪類PERC產品,需視所生產的電池片與模組價差,及下游系統端市場的需求而定。

表一:各類模組價格比較

Source: EnergyTrend

以系統端的價格來看,多晶PERC模組與一般單晶模組的價格競爭激烈。在雙方的成本差異不大的情況下,使用M2 size硅片的單晶模組較多晶PERC模組多出10W的瓦數輸出,在系統端也能賣出較好的價格,故理論上多晶PERC產品的性價比並無出色之處。

然而,由於多數大廠的多晶產能較高,為了讓龐大的多晶產能找到出海口,不少模組廠商(如Hanwha Q-cells、REC等)仍選擇主推PERC多晶組件,使多晶PERC在PERC產品分布中占有一定比例。

圖三:PERC產品分布比例

Source: Data from EnergyTrend

PERC產能雖多,量產時仍有PM時間長、新機台穩定度待調整、光衰等問題,故2015一整年的出貨量僅有1GW左右。然近期PERC推出290W-300W僅US$0.57-0.6/W的高性價比產品,LID的問題也能藉由Centrotherm、Despatch等設備商提出的解決方案有效控制,EnergyTrend預期PREC產品在今年下半年將正式打入主流市場。不過,多晶PERC產品目前在成本價格、效率提升方面的競爭力仍不夠強,使金剛線切多晶硅片以及黑硅(Black Silicon)技術獲得了重視。

黑硅技術也正進行乾法與濕法制絨的爭霸戰

過去一年,單晶硅片廠以金剛線取代沙線,大幅降低了硅片切割成本;多晶硅片廠也欲以金剛線切扳回一城,市場重新燃起金剛線切多晶硅片的熱潮。

金剛線切多晶硅片並非創新技術,但此切割法會讓硅片過於光亮,使電池片外觀產生線痕,也會因反射率過高而降低轉換效率,故以金剛線切多晶硅時須再多加一道表面制絨的工藝處理,業界普遍稱之為「黑硅」技術。黑硅除了能解決外觀問題之外,還能形成奈米級的凹坑、增加入射光的捕捉量,降低多晶電池片的光反射率以推升轉換效率。故金剛線切搭配黑硅技術的製程,能同時兼顧硅片端降本與電池片端提效兩方面。

目前黑硅技術主要分成乾法制絨的離子反應法(Reactive Ion Etching,RIE)技術,以及濕法制絨的金屬催化化學腐蝕法(Metal Catalyzed Chemical Etching,MCCE)。

以現有設備來看,RIE技術因效率提升較高、已有量產實績等因素較被市場接受,然而其機台價格昂貴,讓不少欲進入者躊躇不前。濕法MCCE方面,雖然機台價格遠低於乾法制絨,但現有技術尚未成熟,容易導致外觀顏色不均、轉換效率較低、廢液難以回收等議題,目前仍無法解決。

最重要的是,業界對黑硅技術應導入硅片或者電池片一直存有疑慮,多數廠商仍在等待晶澳、阿特斯等領導廠商的答案。因此,今明兩年黑硅的產能擴充將不如PERC當年迅速。

P型單多晶領跑主流市場

整體而言,製造商為了維持稼動率並取得較佳的利潤,會更加重視高效市場的需求,例如:領跑者計畫、屋頂型光伏專案等。為此,業者除了會繼續改良硅片、漿料、網版印刷的製程外,也會持續發展PERC、黑硅等技術,以求進一步提升轉換效率。市場也會隨著更多廠商加入而漸趨成熟。

展望未來,單晶的市佔預計將從2016年起逐年提升,且在中國市場會更有斬獲。PERC已完成的龐大產能會自今年下半起陸續投產啟用,其高性價比將使N型產品擴大市佔的時間向後遞延。EnergyTrend預測,N型產品直到2018年之前的市佔都將維持在5%左右,難有大幅度提升。

為抵禦單晶產品步步進逼,多晶電池片廠商也會開始採用黑硅技術,以推升電池效率。黑硅技術在今年才會陸續有成果出現,至年底預期約僅會有1GW的產能。但隨著金剛線切多晶硅片品質趨於穩定,黑硅產品從今年起將引燃另一波產業界的熱烈討論。

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