矽片是太陽能電池片的載體, 矽片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低, 因此需要對來料矽片進行檢測. 另外由於矽元素是地殼中儲量最豐富的元素之一, 對太陽能電池這樣註定要進入大規模市場 (mass market) 的產品而言, 儲量的優勢也是矽成為光伏主要材料的原因之一.
一, 中國太陽能矽片行業發展總體概況
矽片為多晶矽的下遊工序, 與多晶矽環節不同, 該環節為資本密集型, 技術含量不高, 產品工藝與投入設備相關, 可分為單晶矽片和多晶矽片. 我國是矽片製造大國, 2017年我剛矽片產量約為188億片, 摺合產量為87.6GW, 同比增長39%, 約佔全球矽片產量的83% , 其中單晶矽片產量約為60億片.
圖表1: 2011-2017年中國及全球太陽能矽片行業產量情況 (單位: GW)
二, 中國太陽能矽片行業發展主要特點
1, 矽棒矽片行業技術水平及發展趨勢
整個光伏產業發展的核心問題就是如何降低成本, 使光伏發電的性能價格比能夠優於傳統的化石能源發電方式. 更重要的是, 整個光伏產業未來的命運也取決於光伏發電的性能價格比是否能夠快速地下降到一個具有競爭力的水平. 光伏產業面臨的競爭對手, 不但包括傳統的化石能源, 而且包括其他的可再生能源. 晶體矽太陽能電池占整個光伏產業的80%以上, 從技術角度講, 目前降低成本主要通過兩種方式: 提高晶體矽太陽能電池轉換效率, 減少矽用量.
以單晶為例: 轉換效率方面, 單晶矽電池的實驗室效率可達25% (即單晶矽電池的最佳輸出功率與投射到其表面上的太陽輻射功率之比為25%) . 單晶矽電池效率無論實驗室或量產都是商用太陽能電池中最高的. 提高電池效率首先依賴於提高單晶矽的質量, 包括降低單晶矽中氧含量以有利於提高電池的轉化效率等, 這是單晶矽的發展趨勢. 減少矽用量有兩種選擇: 使用其他替代物或者降低電池片的厚度. 從經濟性上看, 矽與其他替代材料相比, 矽用於製造太陽能電池是最經濟的. 在保證矽片強度的情況下, 降低矽片厚度就成了節省材料的現實選擇. 目前主流厚度是200±20微米, 有薄片化趨勢; 同時, 為了降低後道工序成本, 提高後道工序產能, 有大片化趨勢, 市場將過渡到以8英寸矽片為主.
2, 行業的經營模式
目前, 矽棒, 矽片企業的經營模式有如下三種: (1) 獨立的採購, 生產, 銷售模式, 矽棒, 矽片企業自主採購多晶矽原材料進行加工, 直接銷售給下遊電池片及組件廠商; (2) 來料加工模式, 下遊廠商負責提供多晶矽原材料, 矽棒, 矽片企業根據客戶的要求進行加工, 並收取加工費, 採用這種模式的企業要求具有較強的產品加工能力; (3) 配套生產模式, 電池片及組件廠商建立自己的配套企業生產矽棒, 矽片, 生產出來的矽棒, 矽片直接內部供應, 進入下一道電池片生產工序, 實現一體化整合. 需要指出的是, 這三種模式不具有排他性. 一家矽棒, 矽片企業可能同時採用多種經營模式.
隨著未來競爭的加劇, 專業化和垂直一體化兩種生產經營模式將體現出各自的競爭優勢, 由於太陽能光伏產業是一個資金技術密集型的產業, 多個生產環節均呈現資金技術密集的特點, 全產業鏈生產會使企業的資源分散. 隨著未來本行業利潤率水平逐步降低到社會平均化水平, 大部分企業將向專業化生產轉變, 少數資金技術雄厚的大型企業集團可能形成垂直一體化的生產經營模式.
三, 中國太陽能矽片行業發展影響因素
1, 太陽能矽片行業有利因素
(1) 能源危機迫使人類尋找替代能源
根據世界能源權威機構的分析, 按照目前已經探明的化石能源儲量以及開採速度來計算, 全球石油剩餘可開採年限僅有45年, 國內剩餘可開採年限為15年; 全球天然氣剩餘可采年限61年, 國內剩餘可開採年限為30年; 全球煤炭剩餘可采年限230年, 國內剩餘可開採年限為81年; 全球鈾剩餘可開採年限71年, 國內剩餘可開採年限為50年. 傳統化石能源的有限儲量迫使人類加速尋找可替代再生能源的步伐.
我國的一次性能源資源的儲量遠低於世界的平均水平, 我國可再生能源的替代形勢比世界其他國家要更加嚴峻, 緊迫. 太陽能資源不因使用而減少, 對環境沒有不利影響, 大力發展太陽能光伏產業正是解決當前我國能源供需矛盾, 調整能源結構的重要措施和途徑. 同時, 大力發展太陽能光伏產業也是應對氣候變化, 實現未來能源可持續發展的戰略選擇, 因此具有十分重要的意義.
(2) 環境保護和可持續發展的重要性
化石能源的過度開採與使用, 已經對人類賴以生存的地球環境造成了巨大的汙染和破壞. 二氧化碳的大量排放導致了全球溫室效應, 進而引發了極地冰川的融化和海平面的上升; 工業廢氣和汽車尾氣的大量排放導致了空氣質量的嚴重惡化並引發呼吸道疾病的流行. 人類已經意識到保護環境和可持續發展的重要性. 與此同時, 太陽能以其可再生性和對環境的友好得到了廣泛的關注與應用, 各國政府積極採取各種措施來鼓勵和發展太陽能產業, 加大研發的投入, 使太陽能光伏技術進步的步伐明顯加快, 產業規模迅速擴大, 市場需求不斷上升, 經濟效益, 環境效益和社會效益日益明顯.
(3) 政府的激勵政策
受化石能源有限性及環境保護雙重壓力的影響, 可再生能源已逐漸成為各國能源戰略規劃的重要組成部分, 其中光伏發電行業是各國可再生能源的重要組成部分, 自2000年4月德國通過《可再生能源法》以來, 各國政府陸續出台一系列促進太陽能光伏行業發展的扶持政策, 這些扶持政策促進了過去幾年太陽能光伏領域的快速發展, 也將為未來太陽能光伏領域提供良好的發展機會. 我國政府也出台了眾多政策和規劃, 例如《關於加快推進太陽能光電建築應用的實施意見》, 《金太陽示範工程財政補助資金管理暫行辦法》, 《國家發展改革委關於完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知》, 《太陽能發電發展'十二五'規劃》, 《電力發展'十三五'規劃》等, 這些政策和規劃有力的促進了我國光伏發電產業的發展.
(4) 成本優勢使得太陽能電池製造業向中國大陸轉移
由於中國在勞動力成本和測試封裝領域的優勢日趨明顯, 全球太陽能電池終端產品的製造也在逐步向國內轉移. 出於降低成本的考慮, 終端產品製造商一般採取就近採購, 就近組裝的原則, 盡量從本地採購零部件. 因此, 下遊製造產業的遷移也將對處於中遊的矽棒矽片產業的布局產生直接影響. 中國太陽能電池產量的增加必然會增加對國內太陽能矽棒矽片的需求, 進而帶動整個太陽能矽棒矽片產業的蓬勃發展.
(5) 我國發展太陽能的資源條件優越
在我國遼闊的土地上, 有著豐富的太陽能資源. 我國地處北半球, 南北距離和東西距離都在5000公裡以上, 三分之二的國土面積年日照小時是在2200小時以上, 年太陽能輻射總量大於每平方米5000兆焦, 屬於太陽能利用條件較好的地區, 太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊. 我國矽資源豐富, 可以為大力發展太陽能光伏產業提供原材料支撐. 利用荒漠和每年新增的房屋建設面積, 可以提供大量的邊際土地及屋頂和牆面面積用以發展太陽能光伏電站.
2, 太陽能矽片行業不利因素
(1) 光伏補貼政策力度階段性減弱
過去幾年, 隨著技術進步與產業規模的發展, 光伏太陽能原材料價格下降, 轉換率提高, 使用壽命延長, 促進了光伏發電成本大幅下降, 且未來成本有進一步下降空間, 但短期內其成本仍高於傳統能源成本. 我國火電成本約為0.25-0.3元/度, 而當前光伏發電成本約為0.7-1.0元/度, 國外大部分區域的光伏發電成本也高於火電等傳統能源成本, 因此太陽能光伏行業發展仍很大程度上依賴於產業政策的扶持力度和政策的可持續性.
各國政府設立光伏補貼政策是為了促進光伏產業健康發展, 有計劃地解決能源危機以及達到環保減排的目標. 但下調光伏上網電價補貼是必然趨勢, 主要原因包括: ①隨著光伏行業的發展, 市場規模逐漸擴大, 技術水平不斷革新, 產品成本也持續下調, 因此補貼標準力求維持行業中各參與企業的適度盈利, 否則將導致行業盈利能力逐漸提高而引起暴利; 與此同時, 行業產能也將快速擴張進而破壞行業健康有序發展; ②補貼標準下降推動行業優勝劣汰, 推動各參與企業進一步加大產品研發和成本控制從而實現行業成本下降, 只有成本不斷下降才能推動太陽能光伏產業在擺脫政府補貼狀況下增強競爭力並與傳統能源競爭, 實現產業化大規模的推廣應用; ③降低補貼標準可以控制新增安裝量, 實現光伏電站建設有序推進, 減少政府支出.
雖然長期來看, 各國制定太陽能光伏行業政策均以促使行業內各投資主體獲得正常投資回報率, 推動行業長期持續健康發展為目標, 但短期內, 各國補貼政策變動會造成市場安裝量的波動, 並對光伏行業中各企業盈利能力造成影響, 只有不斷提高技術水平, 具備成本控制能力的企業才能取得持續發展.
(2) 光伏建設發展受到其他可再生能源的影響
除太陽能外, 可再生能源主要包括風能, 地熱能, 水能, 地熱能, 生物質能. 當前大部分國家都將太陽能和風能作為新能源發展的重點. 與太陽能相比, 風能產業化基礎更好, 其成本也更低, 但安裝複雜, 後續維護成本較高, 且對應用環境要求高. 各地區對可再生能源的選擇方向及投入力度將影響光伏電站項目在該區域內的發展情況.
四, 中國太陽能單晶矽片市場分布格局
受益規模化效應和技術進步帶來的成本下降, '領跑者' 計劃等政策傾斜, 國內單晶矽片市場份額不斷增加. 2014年, 國內單晶市場剛剛起步, 市場份額只有5%, 2015年迅猛增長到15%, 2016年達到約27%, 2017年上半年達到36%. 單晶替代的趨勢已確立. 單晶產能擴張進入高潮, 隨著單晶矽片需求持續火爆, 矽片主要企業積極擴張產能, 而多晶路線企業也在規劃投產單晶產能. 單晶龍頭隆基股份, 中環股份將2017年新增產能約7.5GW和9GW, 而多晶路線的晶科, 協鑫也有GW級別的擴產, 促使整個行業的單晶產能快速擴大, 2018年有望超過多晶產能 (多晶路線已成熟, 鑄錠環節無新投資擴產) . 著眼未來, 由於單晶具有天生的晶格整齊排序優勢, 在金剛線細線化, 矽片薄片化, 高效N型電池推廣方面有著更大的潛力.
圖表2: 2015-2018年中國重點單晶矽片企業產能情況
