本篇文章源自对隆基硅【guī】片事业部2018年【nián】客户答谢会讨论议题【tí】的【de】思考。
在此前【qián】的很长一段【duàn】时间【jiān】，硅片尺寸是统一的156毫米，行业内企业都执行【háng】这一【yī】标【biāo】准，归一化的标【biāo】准【zhǔn】有【yǒu】利于【yú】行业成【chéng】本【běn】的降低，近些年随着单多晶竞【jìng】争趋【qū】于激烈，且领跑者项目【mù】对功率有要求，于是大家纷【fēn】纷在硅【guī】片尺寸是做起【qǐ】了“文【wén】章【zhāng】”，但由【yóu】于各【gè】家【jiā】企业各自为战，使得硅片尺【chǐ】寸纷繁复杂，156.75、157.25、157.4、157.75、158.75、161.7甚至还有166.7等【děng】多种规格。而且不同边长的硅片对应多种尺寸的导角、多种【zhǒng】尺【chǐ】寸【cùn】的组件版型。复【fù】杂而【ér】不【bú】统一的规【guī】格型【xíng】号增加了企业的生产成【chéng】本、企【qǐ】业间的交流成本【běn】以及电站【zhàn】业主的设【shè】计成本。由于各【gè】自为战的硅片标准带【dài】来【lái】诸多生产、交流成本【běn】，不符合光【guāng】伏平价化的大趋势，所以行业需要一个【gè】新的、统一的硅【guī】片尺寸标准来消除上述成本，然不同【tóng】规格对应不【bú】同成本也【yě】有【yǒu】不【bú】同的收益，不同企业生产设备【bèi】不同，对新的规格尺寸【cùn】适【shì】应能力也不一样，什【shí】么规格的尺寸才是能满足大【dà】家需【xū】求、各方均能接受的尺寸?是本文要讨论【lùn】的议【yì】题。
一、硅片大尺寸会带来哪些好处?
由于一些企业最初【chū】硅片大尺寸化【huà】的【de】原因是：单多晶激烈的竞【jìng】争和为了满足【zú】领跑【pǎo】者【zhě】的功率要求，所以“硅片【piàn】大尺寸化”被一【yī】些【xiē】朋友扣上了“投【tóu】机取巧”这个【gè】不太光彩的帽子【zǐ】。然【rán】而实际上硅片【piàn】大尺寸化【huà】有其现实的经济【jì】意义。
1、电【diàn】池片生产线产能【néng】是按照“通【tōng】量”来计算的【de】，例如【rú】最新一代的电池【chí】片生产线【xiàn】每小时可印刷5500片电池，生产节拍【pāi】是按照1.3秒/张×2(双轨设备)来计算的，在生产【chǎn】设备允许的【de】范围内，更【gèng】大【dà】的硅片尺寸意【yì】味着更【gèng】大功率的电池产出，虽然单条生产线的出片量还是一【yī】定【dìng】的，但是【shì】单张【zhāng】电池片的功率提【tí】高了。虽然【rán】单张电池片上【shàng】所要摊销【xiāo】的【de】人力、折旧等消耗还是一致的，但是单【dān】瓦【wǎ】的摊销更低了【le】。
2、组件环节也是同样，串焊【hàn】机和层【céng】压设备也是按照“量”来的，在生产设备允【yǔn】许的【de】范围内，更大的【de】硅片【piàn】、电【diàn】池片意味【wèi】着更高的【de】生产效率。
3、老一代生【shēng】产设备精度不够高，在【zài】标准制定时【shí】电池片之间留有更大的空隙为精度不【bú】够高的设【shè】备留【liú】下足够的【de】容错空间。随着以【yǐ】先导智能【néng】、捷【jié】佳【jiā】伟创为代表【biǎo】的一系【xì】列优秀的【de】电池设备、组【zǔ】件设备生产商【shāng】供应一代又一【yī】代【dài】更【gèng】加廉价、高精度的设备后，我们需要的容错【cuò】空间更小，电池片之间的缝【féng】隙可以【yǐ】减小【xiǎo】，隆基股【gǔ】份推出的【de】M2尺寸规格(硅片【piàn】尺寸【cùn】由原156mm改为【wéi】156.75mm)就【jiù】是通过缩【suō】小电池片【piàn】间缝隙、没有改动组件尺寸的【de】情况下实现的，这等效于单位组件【jiàn】面积内功【gōng】率【lǜ】提升【shēng】。这个方面【miàn】的潜力挖掘【jué】似乎还没有到头，晶澳太【tài】阳【yáng】能近期在不改变组件尺寸【cùn】的前提下把硅片尺寸做【zuò】到了157.4mm。
通过以上几【jǐ】个方面例子我们发现，硅片大尺寸化绝【jué】非投机取巧，经过【guò】测【cè】算，在不【bú】明显增加电池环【huán】节成【chéng】本、不明显改变【biàn】下游组件【jiàn】尺寸、不【bú】增加下游电【diàn】站建设【shè】成本的情【qíng】况下【xià】，通过【guò】改善硅片尺【chǐ】寸化可以使组件功率提升1~3%(不同硅片规格对【duì】应不同提【tí】升【shēng】幅度)，虽然这个提升微不足道，但在电【diàn】池片效率提升越【yuè】来越难得【dé】情况下，硅片大【dà】尺【chǐ】寸化势在必行【háng】，从这【zhè】些角度【dù】上看，一定程度内的大尺寸【cùn】化【huà】是挖掘现有设备潜力【lì】的“微创新”。
二、硅片大尺寸化面临哪些障碍?
适【shì】度的硅片大尺寸化好处多多【duō】，但并非没有尽头，伴随着硅片尺寸的增大【dà】，阻碍也就【jiù】越来越多。硅【guī】片尺寸增大到158.75需要【yào】更换花篮、夹具【jù】等【děng】设【shè】备，对于老的【de】电池设备产能而言技改费用约为40万【wàn】/100兆【zhào】瓦;尺寸进一步【bù】增【zēng】大到【dào】161.7mm时电池产线需要【yào】更换【huàn】的【de】设备【bèi】就更多【duō】，技改费用增加到60万/百兆【zhào】瓦;而当硅片尺【chǐ】寸大于161.7mm时【shí】就超过了【le】现有PECVD设备的承受极限，此【cǐ】时对于较老的电池产能就失去了技改的经【jīng】济【jì】意义。而对【duì】于166.7mm这种超大尺寸【cùn】硅片则就【jiù】需要定制化设备才行了。从【cóng】标准的【de】制定角度【dù】看，一个标准的出【chū】台【tái】就【jiù】要尽【jìn】可能多的适应【yīng】不同企业的诉【sù】求。如果我们认为这一轮大尺寸【cùn】化【huà】的过【guò】程是【shì】挖掘设【shè】备潜力而又不明显改【gǎi】变组件尺【chǐ】寸的【de】“微创新”，那么太大硅片尺【chǐ】寸就是创【chuàng】新过度。
从组件环节看，硅【guī】片尺寸从156mm增大到【dào】157.4mm不需要增加【jiā】组件尺寸【cùn】;158.75的【de】硅片需要【yào】60型组件长度增加【jiā】1.4cm，增宽0.8cm;161.7尺【chǐ】寸的硅【guī】片需要【yào】60型组件长度增加4.5cm;宽度【dù】增【zēng】加2.6cm;使用166.7mm硅片的【de】60型组件尺寸长度增加约12cm，宽度【dù】增加6cm。历史经验看【kàn】：亚太地区【qū】青睐60型组【zǔ】件、欧美地区亲来【lái】72型【xíng】组件，之所以【yǐ】出现这样现象的背后就【jiù】是各地安装工人的体格不同，当前【qián】组件尺寸是经过多年经验摸【mō】索【suǒ】确定下【xià】来的，我们可以一夜间【jiān】把组件【jiàn】尺寸加长12CM，但不【bú】可能让安装工【gōng】人【rén】的平【píng】均身高一夜间长高12cm。组件尺寸【cùn】过于显著的变【biàn】化，将会使【shǐ】终端客户接受过程中面临众多【duō】障碍。不仅是终【zhōng】端接受【shòu】度的问题，伴随着组件尺寸的增【zēng】大【dà】，我【wǒ】们需【xū】要更大的光【guāng】伏玻璃、更大的封装边框和【hé】胶膜、更昂贵【guì】的运输费用和安【ān】装费用、更结实的光【guāng】伏支【zhī】架和【hé】更大的占地面积。所以我【wǒ】们可以看【kàn】到，硅【guī】片尺寸【cùn】大【dà】到一定程【chéng】度其【qí】带来的边【biān】际效益为零，而且由于非标组【zǔ】件带来更高【gāo】的设计成本，当硅【guī】片尺寸超过一定程【chéng】度时【shí】，甚至可能出现大尺寸化边际效益为负的情【qíng】况【kuàng】。
三、“微创新”视角下的下【xià】一【yī】代单晶【jīng】硅【guī】片规格的选【xuǎn】择
熟【shú】悉我的朋【péng】友应当知道我喜【xǐ】欢从第一性原【yuán】理出【chū】发【fā】思考问题，写过一些光伏行业研究【jiū】方【fāng】法论的文章，也写过光伏哲思录系列【liè】。“微【wēi】创新”是我今天反复强调的三个字【zì】，也【yě】是我对此【cǐ】轮硅片大尺【chǐ】寸化本【běn】质的理解，和上一轮硅片尺寸【cùn】由125mm提【tí】升至156mm进而革命性的降低光伏发电成【chéng】本不同，现在行业【yè】上【shàng】下【xià】并没有显著改变硅片【piàn】尺寸的【de】诉求【qiú】，而是【shì】尽【jìn】量不改变【biàn】现有产业格局下的潜力【lì】挖掘，是一种微创新【xīn】、微进【jìn】步。在选型下一代硅片尺寸【cùn】时，如果我们能把【bǎ】它理解为“微【wēi】创【chuàng】新”，那么很多问题也就【jiù】迎刃而解，166mm尺寸的硅片自【zì】然是一个首先排除的选项，因【yīn】为这个标准显著改变了组件尺寸，终端客户必定会有【yǒu】强烈反弹进而使之不【bú】能成【chéng】为【wéi】主流标准【zhǔn】。同样道理【lǐ】，我也不【bú】是特【tè】别看好161.7这个尺寸，毕竟组件长【zhǎng】度增【zēng】加4.5cm已经算【suàn】得【dé】上【shàng】是十分显著。
事物【wù】总是有两【liǎng】面性，在产业上【shàng】下【xià】不能接受太大的【de】改变的【de】同【tóng】时，太小的改变又容易【yì】让人【rén】忽略不接。既然是“微创【chuàng】新”，要增【zēng】加投入成本，我们在新一代硅片尺寸的选择上至少要做出能让终端客【kè】户感知【zhī】的到的提升。近期【qī】多晶组件应用【yòng】157.25等尺寸，仅是【shì】为【wéi】了更高比率的【de】组件能做【zuò】到【dào】275W以上的无奈【nài】选择，远算不【bú】上是一次【cì】创新。所以改变太小【xiǎo】就可能算【suàn】不上创新了，因为终端客户可能就没有【yǒu】明显感知了【le】，自然也就无法在组件端【duān】带【dài】来明显的溢【yì】价。
在“微【wēi】创【chuàng】新”视角下硅片尺寸改变在【zài】既不能太大(产业接受有问题)，又不【bú】能太小(进步不明【míng】显消费者【zhě】无法【fǎ】感知)两方约【yuē】束下，我【wǒ】们发现选【xuǎn】择似乎豁然开【kāi】朗，直接得出我自己【jǐ】的结论吧【ba】：我认为下【xià】一代更合适的单晶硅【guī】片尺寸【cùn】为160mm厚度、158.75mm边长的方形【xíng】单晶【jīng】硅片。理由如下【xià】：
1、158.75mm边长的硅片比现有156.75mm的硅片仅长【zhǎng】2mm，现有【yǒu】的全部产能都能通过技术改造升【shēng】级，且技改【gǎi】费用合理【lǐ】、可承受【shòu】。根据某大企业【yè】电池技术总监给【gěi】我【wǒ】提供的数据，即便【biàn】对于很老【lǎo】的【de】电【diàn】池产能，100MW的技改费用也可以控【kòng】制【zhì】在40万以【yǐ】内。
2、158.75mm边【biān】长的方【fāng】形【xíng】单晶硅【guī】片的面积(25,197m㎡)比现在的【de】M2规【guī】格单晶硅片面积【jī】(24,429m㎡)大3.14%，根据我从爱【ài】旭方【fāng】面【miàn】的【de】了【le】解，在现在【zài】M2尺寸下2019年年底【dǐ】预期主流功率可以达【dá】到315~320W，那么【me】电池【chí】片面积增大3.14%从【cóng】理论上测算【suàn】带来的功率提升【shēng】最大可达到10.05瓦【wǎ】，相当于组件【jiàn】两个功率【lǜ】当，提升幅度已经达到了“显著”的水平，消费者可明显感知这一提升，若这一规格尺寸的硅片能得以推广并叠加电池技术的进步【bù】，我们【men】在【zài】2019年年底有望【wàng】见【jiàn】到60版型单晶perc组件主【zhǔ】流功率【lǜ】接【jiē】近甚【shèn】至【zhì】达到330瓦的水准。
3、158.75mm边【biān】长的电池【chí】片封装后的组件规格尺寸仅增长1.4cm，按【àn】照百分比【bǐ】测算【suàn】相当于增加1%，且【qiě】由于【yú】应用【yòng】到了160um更薄的硅片以及与之相对应的更薄的EVA，虽然【rán】组件面积增大1%，组【zǔ】件整体【tǐ】总【zǒng】重【chóng】量保持不变。对于安装运输等【děng】环节把不利【lì】影响【xiǎng】降低【dī】到了最小。
4、生产158.78mm的方形单晶硅片拉晶体环【huán】节和硅料环【huán】节的成本【běn】有所【suǒ】增加【jiā】，但硅片厚度从【cóng】180um降低到160um带来【lái】的成本下【xià】滑更为显著。所以综合测算：生产158.75mm、160um厚度的方形【xíng】单【dān】晶硅片的成本会比180um厚度的M2硅棒成本【běn】低8分【fèn】钱(后面会有详尽测【cè】算【suàn】)。
综上四点：158.75mm边长【zhǎng】、160um厚度、224.5mm对角【jiǎo】线的方形单晶硅【guī】片有生产成【chéng】本降低【dī】、组件重量不变、功率【lǜ】提升【shēng】两档、电池端接受度高等诸【zhū】多优【yōu】势【shì】。
四【sì】、方形单晶硅片是“微创【chuàng】新”视角下的必选【xuǎn】项
这一节先普及一些基础知识，专业人士可直接跳过
硅片【piàn】尺寸不仅涉及【jí】边长，还要【yào】涉【shè】及形状。所以今天【tiān】讨论的【de】议题不【bú】仅涉及硅【guī】片的边长【zhǎng】，自然还需要【yào】涉及【jí】硅【guī】片【piàn】的形状。在以前，单晶硅棒的长晶成本十分高【gāo】昂，硅料【liào】价格也是【shì】高高在上，所以为了尽量减少浪【làng】费，单晶【jīng】硅片都会留有四个“导角”。
这四个导角最终体现在组件上就是封装留白。
组件封装留【liú】白本质上是【shì】一种浪费，在以前【qián】拉晶【jīng】成本高、硅料价【jià】贵的时代【dài】，封【fēng】装的导角留【liú】白是经济理性的，而时间点来到当下【xià】，硅料价格【gé】已经相比去年已经跌去一半【bàn】，单【dān】晶拉晶成本也显著性的下滑，金【jīn】刚线切割和【hé】薄片【piàn】化的推广更【gèng】显著【zhe】降低【dī】了切片【piàn】成本，我们是否到【dào】了可以消灭【miè】单晶硅片导【dǎo】角【jiǎo】、消灭单晶组件的封装留白的【de】历史【shǐ】性时【shí】刻呢?
我们【men】更进一步把【bǎ】问【wèn】题量化：要想生产158.75mm方【fāng】形单晶硅片需要【yào】硅棒的【de】生长【zhǎng】直径由原先的【de】215mm增加到【dào】228mm，进而增加长晶和硅料的成本【běn】。但【dàn】与此同时消灭单晶硅片导角可【kě】使组件有效【xiào】利【lì】用面积增【zēng】加，下游电池和组件环节在完全不增加任何成本的情况下【xià】可提升组【zǔ】件功率进而带来【lái】价值。所【suǒ】以要回答【dá】是否要使用方形【xíng】单【dān】晶本质【zhì】上就是要回答【dá】：方形单晶带来功率提【tí】升的价值是否显著大于拉晶【jīng】、硅料环节增【zēng】加的成本?其实【shí】这【zhè】又【yòu】可以分解【jiě】为【wéi】两个问题【tí】：
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：由于我认为未来【lái】P型【xíng】单【dān】晶硅片会过渡到160um厚【hòu】度【dù】，且根据本文第【dì】三节的分析，硅片【piàn】边【biān】长有潜力成为158.75mm，所以下面的测【cè】算中我【wǒ】们都【dōu】是基于160um厚度以及158.75mm边长这两个面【miàn】向未来的假设。
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【chǎn】对角线长度为210mm、边长为158.75mm、厚度160um的带【dài】导角【jiǎo】的单【dān】晶硅片的成本为：2.358元/片，计算过程如【rú】下【xià】：
生【shēng】产对角线长度为224.5mm，边【biān】长为158.75mm、厚【hòu】度为160um的方形单晶硅片的成本为：2.421元/片。
(注【zhù】释：计算中【zhōng】假设215直径圆【yuán】棒【bàng】每1kg的长晶成本为34元【yuán】(粉色【sè】部分)，而228直径的【de】圆【yuán】棒1kg的长晶成本为32元，这【zhè】所【suǒ】以这【zhè】样假设是因为228直径的圆【yuán】棒横截面更【gèng】大，晶体生长的【de】接触面更大从而可带【dài】来单位kg长晶成本【běn】的【de】降低)
答案：在158.75尺寸上【shàng】引入方【fāng】形单晶【jīng】的尺寸会使得每张单【dān】晶硅片成本增加2.421-2.358=0.063元，每【měi】片组件【jiàn】成本【běn】增加0.063×60=3.78元。这是【shì】引入方形单晶硅片所需要增【zēng】加【jiā】的【de】成本。
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的方形单晶硅片【piàn】有效面【miàn】积(25,193m㎡)比158.75的带【dài】导角的单晶【jīng】硅片的【de】有效面【miàn】积(24,983m㎡)大0.84%，对应明年单晶perc主流【liú】315瓦的【de】功率，0.84%面积增【zēng】大可带来315×0.84%=2.65瓦的功【gōng】率提升。组件功率提【tí】升有两个方面的价【jià】值，一个【gè】方面是更大功率组件带【dài】来的面积相【xiàng】关成本【běn】更【gèng】有效的摊【tān】销【xiāo】(反【fǎn】过来说是更高功【gōng】率组件可【kě】以卖更贵);另一方【fāng】面是增【zēng】加的功率本身具有【yǒu】价值。两方【fāng】面的【de】价值分别为：
面积相关成【chéng】本500元的假设下【xià】，组件功率提升2.65瓦带来面积【jī】相关【guān】摊销价值为：500 ÷ 315 — 500 ÷ 317.65=0.0132×315=4.17元(看不懂【dǒng】此【cǐ】部分的【de】朋友参考我之【zhī】前文章：《用一个公式【shì】清【qīng】晰【xī】明了地计算高低功率组件合理价【jià】差》)。
按【àn】照2019年【nián】perc组件1.9元的【de】预期售价，2.65瓦的价值为2.65×1.9=5.03元。
所以消灭导角带来的价值为4.17+5.03=9.2元。
本节结论：
对【duì】于【yú】一张60型的【de】组件而言【yán】，消灭单晶硅片的【de】导角【jiǎo】所需增加的成【chéng】本为3.78元，而消灭导角所【suǒ】带来的功率提升的价值为【wéi】9.2元，带来的价值显著大于所增加【jiā】的成本【běn】，理性分【fèn】析下，新一【yī】代【dài】单晶硅片尺寸【cùn】的制定消灭单晶【jīng】硅片导角，全面推广方形单【dān】晶是必选项【xiàng】。而且【qiě】从长久角【jiǎo】度考虑：方【fāng】形单【dān】晶硅片有利于未来推广【guǎng】叠瓦【wǎ】技术，是为【wéi】下【xià】一轮组件封装【zhuāng】技术革命的标准准备【bèi】工作。
再【zài】回到本节的主【zhǔ】题，从晶科、天合等光伏出货量龙头企业【yè】的【de】技术负责人【rén】方面了解到：对于电池和【hé】组件【jiàn】环节，使【shǐ】用方形【xíng】的单【dān】晶硅片没有任何障碍、无需增【zēng】加任何成【chéng】本【běn】就可以带来功率提升。推广【guǎng】方形单【dān】晶硅片【piàn】唯一【yī】需【xū】要改变【biàn】的【de】就【jiù】是长晶环节生【shēng】长更“粗”的硅棒，从隆基方【fāng】面了解，这个【gè】也没有【yǒu】什么技术难度。产业上【shàng】下所需要作出的改变很少【shǎo】，带来【lái】的价值【zhí】显著【zhe】大于带来的【de】成本，方形单晶硅片是【shì】典型的【de】“微创新”活【huó】动。反过来也是【shì】“微创新”思路下【xià】的最没有障碍的选择、最容易作出的【de】改变【biàn】。所以我本节题目【mù】才说：方形单晶【jīng】硅片是“微创【chuàng】新”视角下的必选项。
文章结语：
下一代单晶硅片尺寸规格【gé】是边长158.75mm、厚【hòu】度【dù】160um、对角线224.5mm的【de】方形单晶硅片是我基于一系列思考和【hé】汇总的信息得到的结论。这一规格下：硅片成本不增加甚至会比现在【zài】156.75的【de】180um厚度【dù】的单晶【jīng】硅【guī】片略有降低、组件尺寸不发生大的改变、组件重【chóng】量【liàng】保持不【bú】变但是组【zǔ】件功率有望【wàng】提升【shēng】两【liǎng】档(10瓦)。若【ruò】这【zhè】一尺寸【cùn】能在2019年得到普及，60版【bǎn】型的【de】单【dān】晶perc组件功率有望在2019年末达【dá】到330瓦，从而【ér】继续保持组件功率每年【nián】10瓦以上【shàng】提升的高速度。
与此同时我还特【tè】别想强调的是，这个规格仅是我自己的思【sī】考，不绝代【dài】表它【tā】一定就【jiù】是【shì】最合【hé】理【lǐ】、最好的，我【wǒ】在本文章详尽记录了分析【xī】的过程和基础数据。结论【lùn】不是【shì】关键的，思考的过程和【hé】方法才是【shì】关【guān】键。我更希望能在思考方法【fǎ】上给大【dà】家在下【xià】一代硅片尺【chǐ】寸标准选定上提【tí】供一些借鉴。若本文【wén】能对大【dà】家思考未来单晶【jīng】硅片【piàn】尺寸选择上有丁点作用，我便心满意足。
