本篇文章【zhāng】源自【zì】对隆基硅片【piàn】事【shì】业部2018年客户答谢会【huì】讨论议题的思考。
在此前的很【hěn】长【zhǎng】一段时【shí】间，硅【guī】片尺【chǐ】寸是【shì】统一的【de】156毫米，行业【yè】内企业都执行这一标准【zhǔn】，归一化的标【biāo】准有利于行业成【chéng】本的降低，近些年随着单多晶竞争趋于激烈，且【qiě】领【lǐng】跑者【zhě】项目对功率有要求，于【yú】是大家【jiā】纷纷在硅片尺寸是做起【qǐ】了“文章”，但【dàn】由于【yú】各家【jiā】企【qǐ】业各自为战，使得【dé】硅片尺寸纷繁复杂，156.75、157.25、157.4、157.75、158.75、161.7甚至还有166.7等多种规格。而且不同【tóng】边长的硅【guī】片对应多种尺寸【cùn】的导角、多种尺寸的组【zǔ】件版型。复杂而不【bú】统一的规格型号【hào】增加了【le】企业的生【shēng】产成本、企业间【jiān】的交流【liú】成【chéng】本以【yǐ】及【jí】电站业主的设计成本。由【yóu】于各自为战的硅【guī】片标准【zhǔn】带【dài】来【lái】诸多生【shēng】产【chǎn】、交流成本，不符合光伏平价化【huà】的大趋【qū】势，所【suǒ】以行业需要一【yī】个【gè】新的【de】、统一【yī】的硅片尺寸【cùn】标准来消除上述成本，然不同规【guī】格对应不同成本也有不【bú】同的收益，不同企【qǐ】业生产设备不同，对新的规格尺寸适应能力也不一样，什么规【guī】格的尺寸才【cái】是能满足大家需求、各方【fāng】均【jun1】能【néng】接受的尺寸【cùn】?是本【běn】文要讨论的【de】议题【tí】。
一、硅片大尺寸会带来哪些好处?
由于一些企【qǐ】业最初硅片大【dà】尺寸【cùn】化的原因是：单多晶【jīng】激烈【liè】的竞争和为了【le】满足领跑者的功率【lǜ】要【yào】求【qiú】，所【suǒ】以【yǐ】“硅片大尺寸化”被一些朋友扣上了“投机取巧【qiǎo】”这个不太光彩的帽子。然【rán】而实际上【shàng】硅【guī】片【piàn】大尺寸化有其现【xiàn】实的【de】经济意义。
1、电池片生产线产能是按照“通量”来【lái】计算的，例如【rú】最新一代的电池【chí】片生产线每小时可印刷5500片【piàn】电【diàn】池，生产节拍是按照【zhào】1.3秒/张×2(双【shuāng】轨设备【bèi】)来计算的，在生产设备【bèi】允许的范围【wéi】内，更大的硅片尺寸【cùn】意【yì】味着更大【dà】功率的电池产出【chū】，虽然单条【tiáo】生产线的【de】出【chū】片量【liàng】还是一定的，但是单【dān】张电池片的功【gōng】率【lǜ】提高了。虽然单张电池片上【shàng】所要摊【tān】销的【de】人力、折【shé】旧【jiù】等【děng】消【xiāo】耗还是一致的，但是单瓦的摊销更【gèng】低了。
2、组【zǔ】件环节【jiē】也是同【tóng】样，串焊机和【hé】层压【yā】设【shè】备也是【shì】按照“量”来【lái】的，在生产设【shè】备允许【xǔ】的范围内，更大的硅片、电池片意味着更高的生产效率【lǜ】。
3、老一【yī】代生产设备精【jīng】度不够高【gāo】，在标准制定【dìng】时电【diàn】池片之【zhī】间留有更大的空隙为精度【dù】不够高的设备【bèi】留下足【zú】够的容错空间。随【suí】着以先【xiān】导智能、捷佳伟创为代表【biǎo】的一系列优秀的【de】电池【chí】设【shè】备、组件设备生产商供应一【yī】代【dài】又一代【dài】更加廉价、高精度的设【shè】备后【hòu】，我们需要的容【róng】错空【kōng】间更小，电【diàn】池片之间【jiān】的缝隙可以【yǐ】减小，隆基【jī】股【gǔ】份【fèn】推出【chū】的M2尺寸规格(硅片尺寸由原156mm改为156.75mm)就是通过【guò】缩小电池片间缝隙【xì】、没有改【gǎi】动组件尺寸【cùn】的【de】情况下实现的，这等效于单位组件面积【jī】内功【gōng】率提【tí】升【shēng】。这个方面的潜力挖掘似乎还没有到头，晶澳太阳能近期在【zài】不改变组件【jiàn】尺寸的前提下把硅片尺寸做到【dào】了【le】157.4mm。
通过以【yǐ】上几个方面【miàn】例子我们发现，硅片大【dà】尺寸化绝【jué】非投机取巧【qiǎo】，经过测算，在不明显【xiǎn】增加【jiā】电池环【huán】节成本、不明显改变下游组件【jiàn】尺寸、不增加下游电站建设成本的【de】情况下，通【tōng】过改善硅片尺寸【cùn】化可以【yǐ】使组件功率提升1~3%(不同硅片【piàn】规格【gé】对应不同提【tí】升【shēng】幅【fú】度)，虽然这个提【tí】升微不足道，但在电【diàn】池片效率【lǜ】提升【shēng】越来【lái】越难【nán】得情况下，硅片大尺寸化势在【zài】必行【háng】，从这些【xiē】角度上看，一定程度内的大尺寸化是挖掘现【xiàn】有设备潜力的“微【wēi】创【chuàng】新”。
二、硅片大尺寸化面临哪些障碍?
适度的硅【guī】片大尺寸化好处多【duō】多，但【dàn】并非没有尽头，伴【bàn】随着【zhe】硅片尺寸【cùn】的增大，阻碍也就越来越【yuè】多。硅【guī】片尺【chǐ】寸增大到【dào】158.75需要更换花篮、夹具等设备，对于老的【de】电池【chí】设【shè】备产能【néng】而【ér】言技改费用约为40万/100兆瓦;尺寸进一步增大到【dào】161.7mm时电池产线【xiàn】需要更换【huàn】的设备就更【gèng】多，技改费用【yòng】增加到60万【wàn】/百兆【zhào】瓦;而【ér】当硅片尺寸【cùn】大于161.7mm时就【jiù】超过了【le】现【xiàn】有PECVD设备的【de】承受极限，此时【shí】对【duì】于【yú】较老的电池产【chǎn】能就【jiù】失去了技【jì】改的经济意【yì】义。而对【duì】于166.7mm这种超大尺寸硅片则就【jiù】需要定制【zhì】化设备才行了【le】。从标准的【de】制定角【jiǎo】度看，一个标准【zhǔn】的出台就要尽可能多的【de】适应不同企业的诉求。如果我们【men】认为这一轮大尺寸化的过程是【shì】挖掘设备潜力而又不明显【xiǎn】改变组件尺寸的“微创新”，那么【me】太大硅【guī】片尺寸就是创【chuàng】新过度【dù】。
从组件【jiàn】环【huán】节看，硅片尺寸从156mm增大到157.4mm不需【xū】要增【zēng】加组件尺【chǐ】寸;158.75的硅片需要60型组件长度增【zēng】加1.4cm，增【zēng】宽0.8cm;161.7尺寸的硅【guī】片需要【yào】60型【xíng】组件长度增加4.5cm;宽度增加2.6cm;使用166.7mm硅片的60型组件尺寸长度增加约12cm，宽【kuān】度增【zēng】加6cm。历史经验看：亚太地区青睐【lài】60型组件、欧美【měi】地区【qū】亲来【lái】72型组件【jiàn】，之所【suǒ】以出现【xiàn】这样现【xiàn】象【xiàng】的背后就是【shì】各地【dì】安装工人的体格不【bú】同，当【dāng】前组件尺寸【cùn】是经过多【duō】年【nián】经验摸索确定下来的，我们可以【yǐ】一夜间【jiān】把组【zǔ】件尺寸加长【zhǎng】12CM，但【dàn】不可能【néng】让【ràng】安装工【gōng】人的平均身高【gāo】一夜间长高12cm。组件【jiàn】尺寸过于显著【zhe】的变化，将会使【shǐ】终【zhōng】端客户接受【shòu】过程中面临众多障【zhàng】碍。不仅是终端接受度的问题【tí】，伴随着组件【jiàn】尺寸【cùn】的增大，我们【men】需要更大的光伏玻璃、更大的【de】封装【zhuāng】边框【kuàng】和胶膜【mó】、更昂贵的【de】运输费用和安装费用、更结实【shí】的光【guāng】伏支架【jià】和更大【dà】的占地面积。所以我们可以看到，硅片尺寸【cùn】大到一定程度【dù】其带来的【de】边际效益为零，而且【qiě】由于【yú】非标组件带来【lái】更高的设计成本，当硅片尺【chǐ】寸超过一定【dìng】程度时，甚至可能出【chū】现大尺寸化边【biān】际效益为负的情况。
三【sān】、“微创【chuàng】新”视【shì】角下的下一代【dài】单晶硅片规格的选择【zé】
熟悉我的【de】朋友应当知道【dào】我喜欢【huān】从【cóng】第一性原理出【chū】发【fā】思考问题【tí】，写过一些光伏行业研究【jiū】方法论【lùn】的文章，也写过光伏哲【zhé】思录【lù】系列。“微创【chuàng】新”是我今天反复强调的三个字，也是我对此轮硅片【piàn】大【dà】尺寸化本质的【de】理【lǐ】解，和上一轮硅【guī】片尺寸由125mm提升至156mm进而革命【mìng】性的降【jiàng】低光伏发电成本【běn】不同，现在行业上【shàng】下并没【méi】有显著改变【biàn】硅片【piàn】尺【chǐ】寸的【de】诉求，而是尽量不【bú】改【gǎi】变现有产业格局下的潜力【lì】挖掘【jué】，是一种微创新、微进步。在选型下一代硅片【piàn】尺寸【cùn】时，如果我们能把【bǎ】它理解为【wéi】“微创新”，那么很多问【wèn】题也就迎刃而解，166mm尺寸的硅【guī】片自【zì】然【rán】是【shì】一个首先排除【chú】的选项，因为这个标准显著改变了组件尺寸，终端客【kè】户必定会有【yǒu】强烈反【fǎn】弹进而使之【zhī】不能成为主流标准。同样道【dào】理，我也不是特别看【kàn】好161.7这个尺寸，毕【bì】竟【jìng】组件长【zhǎng】度增加4.5cm已【yǐ】经算得上是十分显【xiǎn】著。
事物总是有两面性【xìng】，在产【chǎn】业上下不能【néng】接【jiē】受【shòu】太大的改变的同时【shí】，太小的改变又容易让人忽略不【bú】接【jiē】。既然是【shì】“微创新”，要增加投【tóu】入成本，我们在【zài】新一代硅片尺【chǐ】寸的选【xuǎn】择上至少要做出能让终端【duān】客户【hù】感知的到的提升。近【jìn】期多晶组件应用157.25等【děng】尺寸，仅是为了更高比率的组件能做到【dào】275W以上的无奈选择，远算不上是【shì】一次创新【xīn】。所以改【gǎi】变【biàn】太小就可能算不上创新了【le】，因为【wéi】终端客【kè】户可能就没有明显感知了【le】，自然也就无【wú】法在组件端带【dài】来明【míng】显的溢价。
在【zài】“微创新”视【shì】角下硅片尺寸【cùn】改变在既不能【néng】太大(产业【yè】接受有问题【tí】)，又【yòu】不能太【tài】小(进步不明显消费者无法感知)两【liǎng】方【fāng】约【yuē】束下，我们发【fā】现选择似乎豁然开【kāi】朗【lǎng】，直接得出我自己的结【jié】论吧【ba】：我认为【wéi】下一【yī】代更合适的【de】单晶硅片尺寸为【wéi】160mm厚度、158.75mm边长的方形单晶硅片。理【lǐ】由如下：
1、158.75mm边长的硅【guī】片比现有【yǒu】156.75mm的硅【guī】片仅【jǐn】长2mm，现有的全部产能都能通过【guò】技术改造升级，且技改费用【yòng】合理【lǐ】、可承受。根据某大企业【yè】电池技术【shù】总监给我【wǒ】提供【gòng】的数据，即便对于很老的电【diàn】池产【chǎn】能，100MW的【de】技改费用也可【kě】以控【kòng】制在40万以内。
2、158.75mm边长的方形单晶硅片的【de】面积(25,197m㎡)比现在的M2规格单【dān】晶硅片面积(24,429m㎡)大3.14%，根据我从【cóng】爱旭方【fāng】面的【de】了解，在现在M2尺寸下2019年年底预【yù】期主流功率可【kě】以达到315~320W，那么电池片面积增大【dà】3.14%从理【lǐ】论【lùn】上测【cè】算带来【lái】的功率提升最【zuì】大可达到【dào】10.05瓦【wǎ】，相当于组【zǔ】件两个功率当【dāng】，提【tí】升幅度已经达到了“显著”的水【shuǐ】平，消费者【zhě】可【kě】明显感知这一提升，若这一【yī】规格【gé】尺寸的硅片能得以推广并叠加电池技术的进【jìn】步【bù】，我们在2019年年底有望见到60版型单晶perc组件主【zhǔ】流功率接近甚【shèn】至【zhì】达到【dào】330瓦【wǎ】的【de】水准。
3、158.75mm边长【zhǎng】的电池片封装后【hòu】的【de】组件【jiàn】规格尺寸【cùn】仅增长1.4cm，按照百分比测算相当【dāng】于增加1%，且由于应用【yòng】到【dào】了160um更薄【báo】的硅【guī】片以及与之相对应的更薄的【de】EVA，虽然组件面积增大1%，组【zǔ】件整体总重量保持不变【biàn】。对于安【ān】装运【yùn】输【shū】等【děng】环【huán】节把不利影响降低到【dào】了最小。
4、生产【chǎn】158.78mm的方形单晶硅片拉晶体环【huán】节和硅料环【huán】节的成本有所增加，但硅片厚【hòu】度从180um降低到160um带来的成本下【xià】滑更【gèng】为显【xiǎn】著。所以【yǐ】综合测算：生【shēng】产158.75mm、160um厚度的方形【xíng】单晶【jīng】硅片【piàn】的成本会比180um厚度的M2硅棒成本低【dī】8分钱(后面【miàn】会有详尽【jìn】测算)。
综【zōng】上【shàng】四点：158.75mm边长、160um厚度、224.5mm对角【jiǎo】线的方【fāng】形单晶硅片有生【shēng】产成本降低、组件重量不变、功【gōng】率提升【shēng】两档、电【diàn】池端接受度高等诸多优势。
四、方形单晶【jīng】硅片是【shì】“微创【chuàng】新”视角下的必选项
这一节先普及一些基础知识，专业人士可直接跳过
硅片尺寸不仅【jǐn】涉及边长，还【hái】要涉及【jí】形状。所以今天【tiān】讨论的议题【tí】不仅【jǐn】涉及硅片【piàn】的边长，自然还需要涉及硅片的形状。在【zài】以前，单晶硅棒【bàng】的长晶成本十【shí】分高昂，硅料价【jià】格也是【shì】高高【gāo】在上【shàng】，所以为了尽量减少【shǎo】浪费，单晶硅片都【dōu】会留有四个“导角”。
这四个导角最终体现在组件上就是封装留白。
组【zǔ】件封装留白【bái】本质【zhì】上是一种浪费，在以前【qián】拉晶成本高、硅料价【jià】贵的时代，封装【zhuāng】的【de】导【dǎo】角留白【bái】是经济理性的，而时间点来到当下，硅【guī】料价格【gé】已经【jīng】相比【bǐ】去【qù】年已经跌去一半，单晶拉晶【jīng】成本也显著性的下滑，金刚线切割【gē】和【hé】薄【báo】片化的推广更显著降低了切【qiē】片成本，我们是否到【dào】了可【kě】以【yǐ】消灭单晶硅片导角、消灭单晶组件的封装留白的【de】历史性【xìng】时刻呢?
我们更进一【yī】步【bù】把问【wèn】题量化【huà】：要想生产158.75mm方形单晶硅片需要硅【guī】棒的生长直【zhí】径由原先【xiān】的215mm增加到228mm，进而增加长晶和硅料的成【chéng】本。但与此同时消【xiāo】灭单【dān】晶硅【guī】片导角可使组【zǔ】件有效利用面【miàn】积【jī】增【zēng】加，下游电池和组件环节在【zài】完全【quán】不增加【jiā】任何成本的情况下可【kě】提升组件功率进而带来价值。所以要【yào】回答是否【fǒu】要使用方【fāng】形单晶【jīng】本质上【shàng】就是要回【huí】答：方【fāng】形单晶带【dài】来功率提升的价值是否【fǒu】显著大于拉晶、硅【guī】料环节增加的成本【běn】?其实这又可以分解【jiě】为两【liǎng】个问题：
1、生产方形单晶硅片成本会增加多少?
2、方形单晶硅片带来的功率提升价值有多少?
计算前的一个原理、两个假设：
基本原理：面向未来的分析要基于面向未来的假设。
两个假设：由【yóu】于我认为未来P型单【dān】晶【jīng】硅【guī】片【piàn】会过渡【dù】到160um厚度，且根据【jù】本文第三节【jiē】的分【fèn】析，硅片边长【zhǎng】有潜力成为158.75mm，所以【yǐ】下面的【de】测算中我们都是基于160um厚度以及158.75mm边长这两个面向【xiàng】未来的假设。
问题一的解答：生产方形单晶硅片成本会增加3.78元/60片。
生【shēng】产对【duì】角线长度为210mm、边【biān】长为158.75mm、厚【hòu】度160um的【de】带导角的单晶【jīng】硅片的成本为：2.358元/片，计算【suàn】过程如下：
生产对【duì】角线长度为224.5mm，边长为158.75mm、厚度【dù】为160um的【de】方形单【dān】晶硅【guī】片的成本为：2.421元【yuán】/片【piàn】。
(注释：计算【suàn】中假设215直径圆棒每【měi】1kg的长晶成本为34元(粉色部分)，而【ér】228直径【jìng】的圆棒【bàng】1kg的长晶成【chéng】本为【wéi】32元，这所以这样假设是因为228直径的圆棒横【héng】截面更大，晶【jīng】体生长的接触面【miàn】更【gèng】大【dà】从而可带【dài】来【lái】单位【wèi】kg长晶成本的降【jiàng】低)
答【dá】案：在158.75尺寸上引入方形【xíng】单晶的尺寸会【huì】使得每【měi】张单晶硅片成【chéng】本增加2.421-2.358=0.063元，每片组件成本增加【jiā】0.063×60=3.78元。这是引入方【fāng】形单晶硅【guī】片【piàn】所需要增加的【de】成【chéng】本【běn】。
问题二的解答方形单晶硅片带来的功率提升价值有多少?
158.75的方【fāng】形单晶硅【guī】片【piàn】有效面积(25,193m㎡)比158.75的带导【dǎo】角的单晶硅片的有效【xiào】面积【jī】(24,983m㎡)大0.84%，对应明年单晶perc主流315瓦的功【gōng】率，0.84%面积增【zēng】大【dà】可带【dài】来315×0.84%=2.65瓦的功率提升。组【zǔ】件功率提升有两个方面【miàn】的价值【zhí】，一个方面【miàn】是更大功率【lǜ】组件带来【lái】的面积相关成本更【gèng】有效的摊销(反过来说是【shì】更【gèng】高功率组件可【kě】以卖更贵);另一方【fāng】面是【shì】增加的功【gōng】率【lǜ】本身具有价值。两方面的【de】价值分【fèn】别为：
面积相关成【chéng】本500元的【de】假设下【xià】，组件【jiàn】功【gōng】率提升2.65瓦带来面积【jī】相关摊销价【jià】值为：500 ÷ 315 — 500 ÷ 317.65=0.0132×315=4.17元(看不懂此部分的朋友【yǒu】参考我之【zhī】前文【wén】章：《用一个公式清晰明了地计算高低功【gōng】率组件合理价差【chà】》)。
按【àn】照2019年perc组【zǔ】件1.9元的预期售价【jià】，2.65瓦【wǎ】的价值为2.65×1.9=5.03元【yuán】。
所以消灭导角带来的价值为4.17+5.03=9.2元。
本节结论：
对于一张60型的【de】组件而言，消灭单晶【jīng】硅【guī】片的导角所【suǒ】需【xū】增加的成本【běn】为3.78元，而消灭导角所带【dài】来的功率提【tí】升【shēng】的【de】价值为9.2元，带来【lái】的【de】价值【zhí】显著大于【yú】所增加的【de】成本，理【lǐ】性分析下，新一代单晶硅【guī】片尺寸的制定消灭单【dān】晶硅片导角，全面推广方形单晶是必选项。而且从【cóng】长久角度【dù】考虑：方形单晶硅片【piàn】有利于【yú】未来推广叠瓦技术，是为下【xià】一【yī】轮组件【jiàn】封装技术【shù】革命的【de】标准准备工作【zuò】。
再回到本节【jiē】的主题，从晶【jīng】科、天合等【děng】光伏出货量龙【lóng】头企业的技【jì】术负责人方面了解到：对于电池和组【zǔ】件环节【jiē】，使用方形的单晶硅【guī】片没有任何障碍、无需【xū】增加【jiā】任【rèn】何成本就可以【yǐ】带来功率提升【shēng】。推广方形单晶硅片【piàn】唯一需要改变的就是长晶【jīng】环节生长更“粗”的硅棒，从隆基方【fāng】面【miàn】了解，这个也没【méi】有【yǒu】什么技术难度。产业上下所【suǒ】需要作出的改【gǎi】变很少【shǎo】，带来的【de】价值【zhí】显著大于带来的成【chéng】本，方形【xíng】单【dān】晶【jīng】硅片是典型的“微创新”活动。反过来【lái】也是“微创新”思路【lù】下的最没有障碍的选择、最容易作出【chū】的改变。所以我本节题【tí】目才【cái】说【shuō】：方形单【dān】晶硅【guī】片是“微创新”视角【jiǎo】下的必选项【xiàng】。
文章结语：
下【xià】一代单晶硅片尺【chǐ】寸【cùn】规格是边长158.75mm、厚度【dù】160um、对角线【xiàn】224.5mm的方形单晶硅片是我基于一系列思考和汇总【zǒng】的信息得到【dào】的【de】结论。这一规格下：硅【guī】片成本不增加甚至会比【bǐ】现在156.75的180um厚度的单晶硅片略有降低、组件尺寸不发【fā】生大【dà】的改【gǎi】变、组件重量保持不【bú】变但是【shì】组件功率有望提升【shēng】两档(10瓦【wǎ】)。若这一尺寸能在【zài】2019年得到普及，60版型【xíng】的【de】单晶【jīng】perc组【zǔ】件【jiàn】功率有望在2019年【nián】末达到330瓦，从而继续保【bǎo】持组件功率每年10瓦【wǎ】以【yǐ】上【shàng】提升的高速度。
与此同时【shí】我还特【tè】别想强调的是，这个【gè】规格仅是我自己的思考【kǎo】，不【bú】绝代表【biǎo】它一定就是最【zuì】合理、最【zuì】好的，我在本【běn】文章详尽【jìn】记录了分【fèn】析的过程和【hé】基础数据。结论不是关键【jiàn】的，思考的【de】过程和【hé】方【fāng】法【fǎ】才是关键【jiàn】。我更希望能在思考方法【fǎ】上给大【dà】家在下一代硅片尺寸标准选【xuǎn】定上提供一些借鉴【jiàn】。若本文能对大家思考【kǎo】未来单晶【jīng】硅【guī】片尺寸选择上有丁点作用，我便心满意足【zú】。
