多晶硅材料是以工業(yè)硅為原料,經一系列的物理化學反應提純后達到一定純度的電子材料,它是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,是信息產業(yè)和新能源產業(yè)最基礎的原材料。
多晶硅是單質硅的一種形態(tài)。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時,硅原子以晶格形態(tài)排列成晶核,如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結合起來,就結晶成多晶硅。
首先需要澄清,多晶硅(料)不等于多晶硅(片),多晶硅片是硅料通過一系列工藝制備而成的產品,位于產業(yè)鏈中游。兩者因為名稱區(qū)分度不高,常引起誤解。此處的多晶硅料,亦是制備單晶硅的原材料。
多晶硅的純度決定了其應用領域。光伏所用的太陽能級多晶硅,純度一般在6N-9N之間(即99.9999%-99.9999999%,幾個9即是幾N)。用于半導體等電子元器件生產的電子級多晶硅,純度要求則要達到11N,工藝難度遠超太陽能級。
從全球范圍看,目前多晶硅產業(yè)正在持續(xù)向國內轉移,且疫 情加速了這一過程。2020年,全球多晶硅產能為60.8萬噸,同比降低9.9%;產量52.1萬噸,同比增加2.6%。
同期,我國多晶硅產能45.7萬噸,同比下降1.9%,產量約39.6萬噸,同比增加15.8%。國內多晶硅產能、產量的增長均大幅領先全球,占比分別為75%、76%。
除了產能轉移外,多晶硅亦是一個馬太效應明顯的產業(yè)。
截至2020年底,我國的多晶硅CR5(前5家最大的企業(yè)所占市場份額,即行業(yè)集中度)已經高達87.5%,5萬噸級以上產能企業(yè)有4家(加起來超過全球總產能的40%)。國內的多晶硅大制造商同樣占據了全球供應鏈的關鍵位置,這意味著產能轉移還強化了國內企業(yè)的定價權。
龍頭企業(yè)憑借資金與技術優(yōu)勢,始終保持著更多的訂單,更高的開工率以及規(guī)模效應帶來的高利潤率,這進一步確保了龍頭企業(yè)在未來的研發(fā)與生產技術升級的先發(fā)優(yōu)勢。反觀競爭力較差的企業(yè)已經逐步關停,2020年全球產能的下滑正是受此影響。
作為光伏產業(yè)的最上游,多晶硅是主流太陽能電池生產工藝的核心物料,其價格也是影響光伏產品終端價格的核心因素之一。
在行業(yè)發(fā)展初期,受生產工藝水平較低影響,硅料用量比較大,原材料價格也偏高,導致當時硅料在光伏設備的總成本中占比極高。2010年,一個光伏組件中的電池成本(含硅部件)高達91%,到2019年已經下降至了48%,幾乎減半
鋼化玻璃其作用為保護發(fā)電主體(如電池片),透光其選用是有要求的,透光率必須高(一般91%以上);EVA用來粘結固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片),透明EVA材質的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發(fā)電質量除了EVA本身的質量外。
組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達標,EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。
光伏電池片為光伏組件最重要也是最基本的發(fā)電單元:因此光伏組件質量很大程度上依賴于光伏電池片的好壞,因此組件廠家是否擁有自家的電池片廠,以自家電池片的質量可以作為一個重要的評估標準。
一套家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件、逆變器、支架、電纜以及其他零部件組成。通過本人了解,目前家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的合理建設成本大概在5-10元/瓦。
中國光伏發(fā)電最重要的材料是玻璃,有機硅,