自1954年美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了轉(zhuǎn)換效率在6%左右的實用單晶硅太陽能電池，1960年人類第一次將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)開始，至今光伏行業(yè)已然發(fā)生翻天覆地的變化，光伏發(fā)電已成為極其重要的清潔能源。
光伏發(fā)展至今，“效率”與“成本”始終是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞，被重點關(guān)注。
成本優(yōu)勢光伏業(yè)發(fā)展迅猛
上世紀90年代后期，人類對光伏發(fā)電的需求開始加速，到1999年全球累計光伏裝機突破1GW，其后以每年40%左右的速度增長，全球光伏市場呈爆發(fā)式增長。下游市場的大幅增長帶動了上游擴產(chǎn)，這時期，快速擴張和更低的成本顯得更加重要，多晶鑄錠明顯的成本優(yōu)勢打開了一片新市場。
規(guī)?；慨a(chǎn)以及成本優(yōu)勢使得我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，反之，又促進成本進一步下降。國際可再生能源署日前發(fā)布最新報告，全球大型地面光伏發(fā)電項目的平均投資成本在2009年～2015年間下降了62%(從5美元/瓦降至低于2美元/瓦)，尤其“十二五”期間(2011年～2015年)，我國光伏發(fā)電成本降幅接近70%，已經(jīng)達到每千瓦時0.8元以下。正如國家能源局新能源和再生能源司副司長梁志鵬指出的一樣，“‘十二五’期間我國的光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，歸根到底是依靠成本的競爭優(yōu)勢?！笨梢哉f，過去這么多年，我國光伏產(chǎn)業(yè)依靠成本優(yōu)勢獲得了巨大發(fā)展。
單純依靠成本優(yōu)勢有其局限性，光伏很可能陷入落后產(chǎn)能不能及時退出市場、先進技術(shù)產(chǎn)品無法進入市場、光伏產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)升級緩慢、光伏發(fā)電工程質(zhì)量存在隱患等的局面中。“成本的競爭優(yōu)勢是中國在過去發(fā)展中一個特殊時期的優(yōu)勢。在發(fā)展的初期，需要有成本方面的優(yōu)勢，但是到了新的時期，如果繼續(xù)依賴、高度依賴成本競爭優(yōu)勢，那么行業(yè)就會進入惡性競爭，走入一個質(zhì)量有待提高、技術(shù)進步緩慢的困境，勢必會影響未來持續(xù)發(fā)展的能力。”梁志鵬表示。
不變法則越高效越經(jīng)濟
按照國家能源局提出的目標，到“十三五”末，力爭太陽能發(fā)電規(guī)模較2015年翻兩番，成本下降30%。另外，邁入“十三五”，補貼逐漸下調(diào)已經(jīng)成為一種無法避免也不可逆的趨勢，光伏產(chǎn)業(yè)未來必然走上平價上網(wǎng)的道路。補貼下調(diào)的同時，能否繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢以及規(guī)模增長，實際上取決于現(xiàn)在能不能實現(xiàn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)而追求度電成本優(yōu)勢。
太陽能能量密度低，收集成本高，這一特點決定了降低光伏發(fā)電成本的唯一方式，就是提高組件轉(zhuǎn)換效率。需要強調(diào)的是，越高效越經(jīng)濟是不變的法則。從單片電池來說，當轉(zhuǎn)換效率提升了，每瓦銀漿、硅料等消耗變少了；從單塊組件來說，當轉(zhuǎn)換功率提升，每瓦玻璃、背板、鋁邊框、EVA等消耗減少了。另外，在單位面積上建設(shè)光伏電站，電站施工所用的建材、土地、工程成本，其使用數(shù)量是剛性的。當組件功率提升，同樣容量的電站需要的土地就減少了，相對應(yīng)的支架、線纜、匯流箱等也減少了，分攤到每一瓦電站建設(shè)的成本也就下降了，具有更好的經(jīng)濟性。據(jù)測算，組件轉(zhuǎn)換效率每提高1個百分點，光伏發(fā)電成本能降低6%以上。
舉例來說，主要光伏電站投資者在270W、280W組件中進行選擇時，往往會選擇投資收益更高、更高效的“領(lǐng)跑者”組件。相同裝機容量電站，280W組件相比270W組件可減少組件用量3.7%，節(jié)約土地成本、施工成本、物流運輸成本、直流線纜、支架、匯流箱成本等達3.7%。尤其是對于山地、采煤深陷區(qū)等復(fù)雜地形和水面電站，280W組件可大幅度降低電站工程成本，提高電站收益，更好地體現(xiàn)高效集約的產(chǎn)品優(yōu)勢。
事實上，光伏制造技術(shù)發(fā)展的核心也是轉(zhuǎn)換效率。過去5年，無論單晶還是多晶電池，都保持了每年約0.3%～0.4%的效率提升。截至2015年年底，我國年單晶及多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率分別達到了19.5%和18.2%。當前晶體硅電池實驗室轉(zhuǎn)化效率已超過25%，為未來產(chǎn)業(yè)化效率提高奠定基礎(chǔ)。更重要的是，國家推廣“領(lǐng)跑者”先進技術(shù)，組件技術(shù)先進性的核心指標為轉(zhuǎn)換效率，要求多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率分別達到16.5%和17%以上。
技術(shù)創(chuàng)新“領(lǐng)跑者”前行動力
“在‘十三五’時期，必須把行業(yè)的重點轉(zhuǎn)為‘技術(shù)領(lǐng)先’，在全球依靠技術(shù)先進來鞏固市場競爭力?！绷褐均i表示，“領(lǐng)跑者”計劃推出一年來，技術(shù)領(lǐng)先的產(chǎn)品普及與推廣迅速加快。行業(yè)制造水平、應(yīng)用水平、標準及測試等方面整體大幅提升，在組件產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率提升方面促進作用更是明顯。受“領(lǐng)跑者”計劃的影響，我國光伏設(shè)備行業(yè)開始全面進入拼質(zhì)量、拼效率的時代。
過去一年，整個產(chǎn)業(yè)不斷進行技術(shù)革新、加大技術(shù)研發(fā)投入，不斷刷新轉(zhuǎn)換效率世界紀錄，量產(chǎn)效率提升明顯。從首個“領(lǐng)跑者”基地——大同采煤沉陷區(qū)光伏領(lǐng)跑者示范基地的建設(shè)情況來看，17%及以上轉(zhuǎn)換效率的組件產(chǎn)品市場份額在大同一期領(lǐng)跑者項目中占比約70%。究其原因，近兩年，單晶產(chǎn)品技術(shù)革新更快，率先向市場推出具備經(jīng)濟性的高效產(chǎn)品，更好地支撐了領(lǐng)跑者項目發(fā)展。以大同一期“領(lǐng)跑者”項目為例，單晶組件中有大量的高效新技術(shù)產(chǎn)品被應(yīng)用，合計達200MW，而多晶高效新技術(shù)產(chǎn)品僅有28MW。
近兩年，單晶企業(yè)通過技術(shù)進步，拉單晶環(huán)節(jié)增加投料量，連續(xù)拉晶獲得成功，拉晶成本降至0.03美元/瓦，與多晶鑄錠每瓦成本持平。2014年開始，單晶企業(yè)全面推廣金剛線切片技術(shù)，大大提高硅片品質(zhì)，減少制絨成本，同時提高了硅片生產(chǎn)速度，這也使得單晶切片成本降低了15%～20%。另外，多家企業(yè)單晶電池PERC產(chǎn)線上馬擴產(chǎn)等在國內(nèi)外形成規(guī)模效應(yīng)，這部分擴產(chǎn)的單晶電池生產(chǎn)設(shè)備多為引進的新設(shè)備，具備更先進技術(shù)和更高效的能力。種種因素下來，導(dǎo)致單晶效率提升更快、成本下降迅速，更好地滿足了“領(lǐng)跑者”要求。同時也需看到，還是有不少單晶電池產(chǎn)線為老線，此部分產(chǎn)能約占到50%左右，生產(chǎn)出來的電池片轉(zhuǎn)換效率難以突破瓶頸，只有20%左右滿足領(lǐng)跑者要求。另外雖然單晶PERC電池可以更好地滿足領(lǐng)跑者要求，但關(guān)于單晶PERC電池產(chǎn)能多數(shù)尚未釋放出來。
另一方面，近兩年多晶企業(yè)集中在多晶EL黑區(qū)、良品率穩(wěn)定性的研究，導(dǎo)致多晶鑄錠的技術(shù)提升速度慢了。但是，金剛線切配合黑硅技術(shù)，融合PERC背面鈍化電池技術(shù)，可以從根本上提升多晶電池的轉(zhuǎn)換效率，完全也可以適應(yīng)領(lǐng)跑者要求。日前，多個一線品牌廠商就發(fā)布了其高效多晶產(chǎn)品，多晶效率屢屢突破20%瓶頸。晶科能源宣布其采用PERC和黑硅技術(shù)的高效多晶電池已進入量產(chǎn)階段，目前已經(jīng)實現(xiàn)了20%以上的高效多晶電池的批量生產(chǎn)，有望在年內(nèi)實現(xiàn)20.5%以上量產(chǎn)效率。晉能清潔能源總經(jīng)理楊立友近日表示，目前該公司量產(chǎn)270W高效組件產(chǎn)出比已突破78.29%，預(yù)計到2017年270W高效多晶產(chǎn)品產(chǎn)能有望達到90%。保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬在2016年光伏行業(yè)協(xié)會半年總結(jié)會議中表示，當前占據(jù)絕對主流地位的P型多晶技術(shù)，經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)化運作，儲備了一系列較成熟的先進技術(shù)，完全可以滿足“領(lǐng)跑者基地優(yōu)選標準”各檔次的評分標準?？梢哉f，多晶產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率仍具較大潛力，多晶企業(yè)需加速推進新技術(shù)應(yīng)用。
綜合來看，晶硅產(chǎn)品都具有較大技術(shù)進步空間，單多晶轉(zhuǎn)換效率都具備很大的提升空間。因而盡管“領(lǐng)跑者”瞄準轉(zhuǎn)換效率，但考慮到產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際，給多晶技術(shù)進步一定時間，短期內(nèi)在組件“領(lǐng)跑者”標準方面將可能繼續(xù)保持單多晶組件0.5個百分點的效率差距。考慮到單多晶成本趨于一致、晶硅效率提升空間均有前景，未來決策部門應(yīng)該會探討統(tǒng)一晶硅組件“領(lǐng)跑者”效率標準。
實踐證明，不論單多晶技術(shù)，都是成熟的晶體硅技術(shù)；不論何種路線，加速技術(shù)投入與革新，實現(xiàn)更高的效率與更低的度電成本，才是贏得市場的關(guān)鍵?？梢源_定的是，“更高效更經(jīng)濟”將成為行業(yè)共識，技術(shù)革新更快、新技術(shù)應(yīng)用更好的企業(yè)才能更好地適應(yīng)“領(lǐng)跑者”時代。
