自1954年美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了轉(zhuǎn)換效率在6%左右的實(shí)用單晶硅太陽(yáng)能電池，1960年人類(lèi)第一次將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)開(kāi)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(diǎn)關(guān)注。
成本優(yōu)勢(shì)光伏業(yè)發(fā)展迅猛
上世紀(jì)90年代后期，人類(lèi)對(duì)光伏發(fā)電的需求開(kāi)始加速，到1999年全球累計(jì)光伏裝機(jī)突破1GW，其后以每年40%左右的速度增長(zhǎng)，全球光伏市場(chǎng)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。下游市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)帶動(dòng)了上游擴(kuò)產(chǎn)，這時(shí)期，快速擴(kuò)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(shì)打開(kāi)了一片新市場(chǎng)。
規(guī)模化量產(chǎn)以及成本優(yōu)勢(shì)使得我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，反之，又促進(jìn)成本進(jìn)一步下降。國(guó)際可再生能源署日前發(fā)布最新報(bào)告，全球大型地面光伏發(fā)電項(xiàng)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(guó)光伏發(fā)電成本降幅接近70%，已經(jīng)達(dá)到每千瓦時(shí)0.8元以下。正如國(guó)家能源局新能源和再生能源司副司長(zhǎng)梁志鵬指出的一樣，“‘十二五’期間我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，歸根到底是依靠成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！笨梢哉f(shuō)，過(guò)去這么多年，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)依靠成本優(yōu)勢(shì)獲得了巨大發(fā)展。
單純依靠成本優(yōu)勢(shì)有其局限性，光伏很可能陷入落后產(chǎn)能不能及時(shí)退出市場(chǎng)、先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品無(wú)法進(jìn)入市場(chǎng)、光伏產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)升級(jí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是中國(guó)在過(guò)去發(fā)展中一個(gè)特殊時(shí)期的優(yōu)勢(shì)。在發(fā)展的初期，需要有成本方面的優(yōu)勢(shì)，但是到了新的時(shí)期，如果繼續(xù)依賴(lài)、高度依賴(lài)成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，那么行業(yè)就會(huì)進(jìn)入惡性競(jìng)爭(zhēng)，走入一個(gè)質(zhì)量有待提高、技術(shù)進(jìn)步緩慢的困境，勢(shì)必會(huì)影響未來(lái)持續(xù)發(fā)展的能力?！绷褐均i表示。
不變法則越高效越經(jīng)濟(jì)
按照國(guó)家能源局提出的目標(biāo)，到“十三五”末，力爭(zhēng)太陽(yáng)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(bǔ)貼逐漸下調(diào)已經(jīng)成為一種無(wú)法避免也不可逆的趨勢(shì)，光伏產(chǎn)業(yè)未來(lái)必然走上平價(jià)上網(wǎng)的道路。補(bǔ)貼下調(diào)的同時(shí)，能否繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)以及規(guī)模增長(zhǎng)，實(shí)際上取決于現(xiàn)在能不能實(shí)現(xiàn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)而追求度電成本優(yōu)勢(shì)。
太陽(yáng)能能量密度低，收集成本高，這一特點(diǎn)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(qiáng)調(diào)的是，越高效越經(jīng)濟(jì)是不變的法則。從單片電池來(lái)說(shuō)，當(dāng)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(lái)說(shuō)，當(dāng)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(dāng)組件功率提升，同樣容量的電站需要的土地就減少了，相對(duì)應(yīng)的支架、線(xiàn)纜、匯流箱等也減少了，分?jǐn)偟矫恳煌唠娬窘ㄔO(shè)的成本也就下降了，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。據(jù)測(cè)算，組件轉(zhuǎn)換效率每提高1個(gè)百分點(diǎn)，光伏發(fā)電成本能降低6%以上。
舉例來(lái)說(shuō)，主要光伏電站投資者在270W、280W組件中進(jìn)行選擇時(shí)，往往會(huì)選擇投資收益更高、更高效的“領(lǐng)跑者”組件。相同裝機(jī)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(yùn)輸成本、直流線(xiàn)纜、支架、匯流箱成本等達(dá)3.7%。尤其是對(duì)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(shì)。
事實(shí)上，光伏制造技術(shù)發(fā)展的核心也是轉(zhuǎn)換效率。過(guò)去5年，無(wú)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(guó)年單晶及多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率分別達(dá)到了19.5%和18.2%。當(dāng)前晶體硅電池實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)25%，為未來(lái)產(chǎn)業(yè)化效率提高奠定基礎(chǔ)。更重要的是，國(guó)家推廣“領(lǐng)跑者”先進(jìn)技術(shù)，組件技術(shù)先進(jìn)性的核心指標(biāo)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(dá)到16.5%和17%以上。
技術(shù)創(chuàng)新“領(lǐng)跑者”前行動(dòng)力
“在‘十三五’時(shí)期，必須把行業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)為‘技術(shù)領(lǐng)先’，在全球依靠技術(shù)先進(jìn)來(lái)鞏固市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！绷褐均i表示，“領(lǐng)跑者”計(jì)劃推出一年來(lái)，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(biāo)準(zhǔn)及測(cè)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(jìn)作用更是明顯。受“領(lǐng)跑者”計(jì)劃的影響，我國(guó)光伏設(shè)備行業(yè)開(kāi)始全面進(jìn)入拼質(zhì)量、拼效率的時(shí)代。
過(guò)去一年，整個(gè)產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)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(jì)錄，量產(chǎn)效率提升明顯。從首個(gè)“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(lái)看，17%及以上轉(zhuǎn)換效率的組件產(chǎn)品市場(chǎng)份額在大同一期領(lǐng)跑者項(xiàng)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(chǎng)推出具備經(jīng)濟(jì)性的高效產(chǎn)品，更好地支撐了領(lǐng)跑者項(xiàng)目發(fā)展。以大同一期“領(lǐng)跑者”項(xiàng)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(jì)達(dá)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(guò)技術(shù)進(jìn)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(kāi)始，單晶企業(yè)全面推廣金剛線(xiàn)切片技術(shù)，大大提高硅片品質(zhì)，減少制絨成本，同時(shí)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(xiàn)上馬擴(kuò)產(chǎn)等在國(guó)內(nèi)外形成規(guī)模效應(yīng)，這部分?jǐn)U產(chǎn)的單晶電池生產(chǎn)設(shè)備多為引進(jìn)的新設(shè)備，具備更先進(jìn)技術(shù)和更高效的能力。種種因素下來(lái)，導(dǎo)致單晶效率提升更快、成本下降迅速，更好地滿(mǎn)足了“領(lǐng)跑者”要求。同時(shí)也需看到，還是有不少單晶電池產(chǎn)線(xiàn)為老線(xiàn)，此部分產(chǎn)能約占到50%左右，生產(chǎn)出來(lái)的電池片轉(zhuǎn)換效率難以突破瓶頸，只有20%左右滿(mǎn)足領(lǐng)跑者要求。另外雖然單晶PERC電池可以更好地滿(mǎn)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(lái)。
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(xiàn)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(gè)一線(xiàn)品牌廠(chǎng)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(jìn)入量產(chǎn)階段，目前已經(jīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)20.5%以上量產(chǎn)效率。晉能清潔能源總經(jīng)理?xiàng)盍⒂呀毡硎?，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(jì)到2017年270W高效多晶產(chǎn)品產(chǎn)能有望達(dá)到90%。保利協(xié)鑫CTO萬(wàn)躍鵬在2016年光伏行業(yè)協(xié)會(huì)半年總結(jié)會(huì)議中表示，當(dāng)前占據(jù)絕對(duì)主流地位的P型多晶技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作，儲(chǔ)備了一系列較成熟的先進(jìn)技術(shù)，完全可以滿(mǎn)足“領(lǐng)跑者基地優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)”各檔次的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)?？梢哉f(shuō)，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(jìn)新技術(shù)應(yīng)用。
綜合來(lái)看，晶硅產(chǎn)品都具有較大技術(shù)進(jìn)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(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率，但考慮到產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際，給多晶技術(shù)進(jìn)步一定時(shí)間，短期內(nèi)在組件“領(lǐng)跑者”標(biāo)準(zhǔn)方面將可能繼續(xù)保持單多晶組件0.5個(gè)百分點(diǎn)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(lái)決策部門(mén)應(yīng)該會(huì)探討統(tǒng)一晶硅組件“領(lǐng)跑者”效率標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)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(xiàn)，加速技術(shù)投入與革新，實(shí)現(xiàn)更高的效率與更低的度電成本，才是贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵。可以確定的是，“更高效更經(jīng)濟(jì)”將成為行業(yè)共識(shí)，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(shí)代。
