作者 | 王梦松
来源 | 恒卓光伏
同时随着新一代高效电池的快速量产并完成对上一代p型PERC技术的替代,以n型TOPCon、硅异质结与BC电池技术为核心的技术路线之争替代了尺寸之争成为全行业关注的热点。
本文将以客观、中立的角度,全面回顾下当年光伏尺寸之争的那些事,并对尺寸之争给行业带来的得失进行总结与反思。鉴于篇幅有限,有些事情只能简单带过,不能详细展开。
总体看来,光伏尺寸演变可分为四个阶段:
(一)从125,156到156.75,稳定与缓慢变革
我们不追述更久远的过去,就将时间的起始节点放到2010年左右,那时候多晶是行业的绝对主流,占据了超过80%的市场份额,铸锭多晶硅片的边距尺寸已经固定在了156mm,而当时的单晶组件主要用于相对高端的海外屋顶市场,硅片的边距基本上有125mm和156mm两种规格(部分厂家还有大倒角和小倒角两种规格的156硅片)。
由于125单晶硅片的生产成本明显偏高,在2013年左右,125单晶逐步从市场淡出,单晶的规格统一成156mm小倒角硅片。也就在2013年下半年开始,隆基开始加大了单晶的市场推广。为了提升单晶产品的竞争力,2013年底,隆基联合中环、晶龙(现光伏业务已并入晶澳)、阳光能源、卡姆丹克等5个厂家联合发布了边距为156.75mm规格的M2单晶硅片。由于相对于156单晶硅片,156.75在组件功率上有5W以上的增加(当时60片电池单晶组件的行业主流功率在265W左右)并且在制造端也有一定的成本优势,于是156.75规格的单晶硅片从2014年起快速成为市场主流,实现了单晶硅片尺寸的统一。与此同时多晶硅片也跟随着调整到了156.75规格,市场上出现持续几年硅片尺寸统一的难得局面。
M2单晶硅片一统行业的局面从2014年开始,持续了4年以上时间,一直到2018年才被逐步打破。
图一:2013年底,5厂家联合发布M2单晶硅片
(二)从158.75到166,尺寸的战国时代与潘多拉魔盒打开
从2014年起,硅片的尺寸保持了较长时间的稳定,同时行业从2014年下半年起又展开了以PERC电池替代铝背场电池为主导的一轮大范围技术更新迭代,到2017年左右双面PERC产品也开始崭露头角。行业的技术快速发展,组件功率快速提升,到2018年中,基于M2单晶硅片的72版型组件的功率达到了380-385W左右,这时候对市场而言,400W的数字看起来非常有吸引力,但单纯依靠效率提升让组件功率达到400W在当时看起来并不现实,一些头部厂家为了实现400W的新产品目标,终于开始在很多年不变的硅片尺寸上做起了文章,于是158.75mm的单晶硅片(G1)应运而生。
最早推出158.75单晶规格产品的厂家是晶科,当时晶科以400W组件为目标,同时基于现有产线可升级的范围考虑,确定了158.75mm的硅片规格,并在2018年中发布了400W的新产品。紧接着,晶澳、天合、东方日升等厂家也相继推出了158.75单晶硅片新品,400W逐步成为下一代新品的标配。
158.75单晶硅片的推出,让单晶龙头隆基陷入了相对为难的境地,如果直接跟随158.75,又担心后续友商再把尺寸做大一点点,推出类似159.75,160这样的规格,造成步步被动。但如果保持现状,那么产品的功率无疑又会明显落后,于是隆基开始对下一代产品的尺寸规格进行了较长时间的思考、论证与规划。
与此同时,当时多晶阵营的主力阿特斯也在规划400W的多晶产品,经过评估,阿特斯推出了基于166mm的多晶硅片,推出400W多晶组件产品,当然400W多晶产品最终也没能改变多晶被单晶淘汰的命运,但这却是行业最早推出的166规格。而隆基也经过一段时间的调研论证后,最终确定下一代单晶硅片的规格为166mm。隆基之所以选择166的规格,应该主要基于如下几点考虑:首先,166尺寸是当时大部分现有设备升级改造的上限,相对158.75产品功率优势明显;其次,166尺寸也是当时主流逆变器电流兼容的上限;第三,一定程度上也考虑到了和阿特斯的多晶规格保持一致。
经过长达数月的论证,规划,隆基终于在2019年5月欧洲InterSolar展会上正式发布了基于166mm尺寸的M6单晶硅片和基于M6硅片的Hi-Mo 4组件产品,组件功率达到了430W,实现了对158.75产品的断崖式领先。166的推出一时惊动了整个行业,尤其在2019年8月,隆基主办的华山论剑活动更是把166的势头推向了巅峰。166规格一时间引领行业,笑傲江湖,众多电池和组件厂家也开始规划166产能,但由于隆基成功在166产能上实现了提前布局,隆基的行业领先优势分外明显。在接下来的2020年,隆基很大程度上也是因为基于166产能的绝对优势一举拿下了组件出货第一的宝座。
但166在给隆基带来巨大成功的同时,也开启了光伏行业尺寸之争的潘多拉魔盒,进而导致了后续的尺寸上的两大阵营激烈竞争,也为后来光伏行业的极度内卷式竞争埋下了伏笔。
2019年5月,当隆基发布166尺寸的M6硅片时,行业的竞争态势已经和2013年几家联合发布M2硅片时截然不同,一方面是持续3年左右的单多晶之争刚刚落幕,行业已经形成了一定阵营分化的格局;另外一方面,在单晶技术路线上,也有厂家想挑战隆基的龙头地位。因此在当时态势下,隆基再联合单晶龙头厂家联合发布M6规格几乎是不可能的。当然现在回过头来看,如果当时各龙头厂家能有更高的全行业格局,能够就M6尺寸达成统一,那么M6规格也很有可能像156.75一样,在行业里保持3-4年的稳定周期,为行业的标准化做出巨大的贡献,也可以从相当程度上避免接下来全行业的尺寸剧烈变革带来的整个制造端投资的巨大浪费,当然现在再做这样的假设已经没有太大意义了。
补充一点,当持续数年的稳定被打破后,这一期间尺寸有点呈现出战国纷争的格局。除了行业主流的158.75和166,很多厂家还小规模试产或者验证了几种其他规格的尺寸 —— 比如157.75, 161.75,等等,但这些尺寸都没能形成气候,最终并未成功推向市场,只是匆匆昙花一现。
图二:2019年5月,隆基发布M6产品
(三)210和182,两大阵营的激烈竞争
M6给隆基带来的巨大的成功,但也打开了尺寸之争的潘多拉魔盒。另外一家志在成为单晶引领企业的中环,希望能够在尺寸上另辟蹊径,对隆基实现弯道超越。基于自身在半导体产业上的沉淀,中环于2019年8月跳跃式地发布了边距210mm的G12单晶硅片。210直接将半导体尺寸的规格应用到光伏上,旨在通过更大尺寸的硅片,实现组件功率的飞跃式提升和制造成本的进一步下降。但在当时,210硅片几乎完全没有任何上下游产业支撑,行业大部分人对210持质疑态度,也就在210硅片发布当天,中环股票居然出人意料地跌停。
由于当时的中环缺乏电池和组件制造环节,210靠中环自己肯定是很难推动的,所以必须要有盟军。最早加入210阵营的组件企业是天合与东方日升(虽然这两家企业实际上已经开始了166产能的布局,并且在2020年出货的主力产品是166),在2019年4季度,东方日升和天合相继发布了50版型基于210硅片的组件下一代新品,组件功率最高500W,这也是光伏行业第一款500W产品。受当时玻璃规格的限制,组件没法做成6列电池排布,只能做成奇数的5列,奇数列决定了组件里必须采用飞线设计;也受当时逆变器电流的限制,电池没法采用当时行业主流的两切片,只能做成三切片。这两点也成为第一代210组件产品的主要缺陷,也是当时很多其他组件厂家不愿意立刻接受210硅片的主要原因。
图三:2019年8月,中环发布210硅片
面对210推出的500W组件产品的挑战,2019年底,以晶科、晶澳、隆基为代表的组件龙头企业陷入了思考,一方面,这几家企业希望有一款产品应对500W组件的冲击,另一方面他们又不想做奇数列、三切片设计的产品。于是,这三家企业没选择210,且不约而同地想到了用传统的偶数6列电池排布来实现500W+产品的方案。其实一开始三家的规格并不相同,晶科和晶澳在2020年一季度末大致确定了180mm的硅片尺寸,而当时隆基初步确定的尺寸为17X,经过沟通协商,三家企业终于将尺寸统一为182mm,并于2020年6月,三家龙头企业联合行业7个厂家共同发布了基于182mm规格的M10单晶硅片,72版型组件功率达到了530W。
和210的跳跃式逻辑不太相同,182是一种基于行业现有边界条件反推的逻辑生成的。主要的边界条件为海运集装箱高度、玻璃窑炉的宽度,这两点决定了组件的宽度上限在1133-1134mm之间,进而推出6列电池排布的电池尺寸为182mm。
182规格的推出,相当于反将了210一军。一方面,182组件的功率比之前50版型的210组件更高,更重要的是,182组件完全延续了之前成熟的6列排布、电池2切的技术方案,产品性能更具优势,上下游产业链配套成熟。以当时行业的思维逻辑,210不可能做成6列电池排布,一方面玻璃窑炉不支持,另外一方面集装箱不支持,看起来210几乎要成为一个失败的方案了。
但是,成为210阵营盟主的天合却突破了绝大部分行业从业者的思维定式,颠覆了的传统设计逻辑,很快推出了基于6列电池排布、2切片的60片210组件产品,组件功率最高达到600W。天合的思路是:集装箱不支持6列210组件的两层侧放,那组件索性在集装箱内竖放;玻璃窑炉不支持,就联合玻璃厂去升级产线;2切210电池电流太大逆变器不支持,就联合逆变器厂家开发新一代产品。在2020年下半年,天合也牵头带领一批厂家成立了600W+行业联盟,旨在实现210的全产业链协同推进。总之,尽快困难重重,产品终究还是推出来了。
接下来,为了应对210的600W产品,182厂家推出了78片方案,组件功率达到580W。后续,210阵营也发现50版型的210产品已经完全没有竞争优势,而55或者60版型的210产品应对182也显得竞争力有限,于是在2021年进一步拓展思维推出了基于66片电池的210超大版型组件,组件功率达到了650W,加大了在功率上的领先优势。
于是从2020年3季度起,182和210的尺寸之争正式拉开帷幕。182阵营以隆基、晶科、晶澳为代表,210阵营以天合、东方日升、中环为主要代表,双方展开了激烈竞争,一时间各类技术论坛、媒体宣传上都充满了两大阵营的争论之声。这一轮尺寸之争前后持续了3年以上的时间,也是光伏行业有史以来最为激烈的争论,其激烈程度甚至超过了之前的单多晶之争。一方面,这种竞争促进了行业大尺寸技术的快速进步,但同时也给相当一部分客户造成了一定的困扰。182产品由于更好的成熟性,在前两年的市场份额上占据了一定的优势,而210产品也由于更高的功率,在一些大型地面电站等应用场景下也有着良好的市场表现。到2022年底,尺寸之争呈现出一种相对僵持的局面。
图四:2020年6月,7家企业联合发布182硅片
(四)矩形硅片+中版型组件尺寸统一,行业转向新一代电池技术路线之争
进入2023年,182和210的尺寸竞争继续持续,但两种产品已经有了各自稳定的市场群体和应用场景,同时新一代n型TOPCon,硅异质结与BC电池技术相继进入大规模量产阶段,尺寸之争开始逐渐趋于淡化。一方面,客户开始对尺寸之争慢慢产生了厌倦,相对于尺寸和功率,很多客户开始更看重组件产品的转换效率、可靠性和发电性能,因而将关注的重点更多转移到新一代电池技术上;而另外一方面,210和182阵营也在对产品的尺寸做出适当改良,以解决应用端的一些问题。
传统6列的210组件,宽度达到了1303mm,在集装箱里只能竖立安放,竖立安放在一些场景存在一定的问题,不少客户不喜欢此方式。面对这样的问题,在2022年中,天合大胆地提出了矩形硅片的方案,推出182mm*210mm的矩形硅片,基于矩形硅片的组件的宽度为1134mm,和182的传统组件宽度一致。与此同时,182阵营也在考虑如何在不变更组件宽度的情况下,通过适当增加组件的长度来提升组件功率,而矩形硅片也成为了一个很好的选择。于是在硅片宽度保持182mm不变的情况下,不同厂家开始尝试183.75,185等不同规格,后来进一步演变到18X,19X等更大规格。一时间,原本相对统一的硅片和组件尺寸又显得混乱起来。大部分厂家这时候已经意识到,硅片和组件尺寸如果太多,会造成整个行业的混乱,也会给自己的产品策略和生产运营带来很大的困扰。这时候,原先的182阵营和210阵营头部厂家终于开始一起协商矩形片组件尺寸统一的问题了。经过几轮艰难的谈判协商,在2023年7月,晶科、晶澳、隆基、天合、通威、正泰、阿特斯、东方日升、一道等9家头部组件企业联合发布了矩形组件尺寸统一的声明,矩形组件尺寸统一为1134mm*2382mm,而182mm*210mm的矩形硅片也成为这一组件尺寸的主流硅片。从这时候开始,统一尺寸的矩形组件成为行业各厂家和终端业主都能接受的主流版型。虽然还有其他一些版型的差异,但尺寸问题已经不再是行业关注的重点了,大家关注的焦点开始转移到以n型TOPCon,硅异质结与BC电池技术为核心的技术路线之争,长达三年的尺寸之争终于慢慢划上句号。
图五:2023年7月,9家头部企业关于矩形硅片组件尺寸统一的声明
关于尺寸之争的总结与反思:
长达三年多的光伏尺寸竞争,一方面推动了行业大尺寸技术发展,一定程度上降低了制造和光伏系统成本,带动了上下游产业的快速扩张,加快了头部企业的规模化效应和领先优势。但其对行业的负面影响也是显而易见的,首先,尺寸之争在相当长时间内造成了客户端的困扰,而长期的行业尺寸不统一也造成了下游资源的明显浪费;其次,组件尺寸的快速增大,对系统端的配套、安装运输以及组件在电站的长期可靠性也提出了一些挑战,在过去的两年,无论是182组件还是210组件都在电站端发生了玻璃自爆,边框撕裂等情况,这些多少都和组件尺寸快速变大有一定的关系,很多厂家都不得不在激烈竞争的形式下先把产品推向市场,然后再去优化解决相关问题;第三,由于两大阵营的激烈竞争,一定程度上导致了全产业的协同合作受到一定限制,内卷式竞争开始逐渐加剧,各家产能开始急剧扩张,这也应该是造成行业当下困境的原因之一。
总之,希望全行业能从这一轮尺寸之争中充分总结经验和教训,增加良性互动与协同合作,减少相互倾轧,更加重视行业的标准化;同时在产品开发上更加关注客户端的需求,对新技术进行更多的验证与测试后再逐步推向市场,让各类技术在良性竞争中相互促进、共同发展,从而引导光伏行业健康、长期可持续成长。
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