分析:晶硅电池片项目对光伏产业链的拉动

   在无锡尚得演绎出太阳能创富神化之后，受益于太阳能产业的长期利好，近年我国企业又新上了大批晶体硅电池片项目，使年产能力迅速突破3200兆瓦，一跃成为全球最大的光伏产业基地。在光伏发电这个产业链上，电池片无疑是最具技术特质、最具发展潜力和最具带动作用的中心环节。发展晶硅电池片项目，可以带动多晶硅料、拉棒切片、电池组件、发电工程、应用产品和光伏化工、光伏机械等相关产业的发展。本文介绍一下光伏产业链的构成环节，以期为光伏产业链的均衡发展有所助益。
  
   一、多晶硅料
  
   多晶硅料的价格从2004年的每千克24美元到现在的480美元，短短4年时间价格增长10倍，且有价无市、供不应求，已成为产业链发展的瓶颈因素。造成这种局面的原因主要在于多晶硅料的提炼需要较大资金投入(新建多晶硅厂需投资100美元/千克)、较多能源消耗(每生产1千克多晶硅料需要耗电200-500度)和较高技术门槛。目前国际上生产高纯度多晶硅料的生产工艺85%以上采用改良西门子法。它是利用氯气和氢气合成HCl，HCl和工业硅粉在一定的温度下合成SiHCl3，然后对SiHCl3进行分离精馏提纯，提纯后的SiHCl3在氢还原炉内进行化学气相沉积反应得到高纯多晶硅料。这种高纯多晶硅料的纯度要求较高，一般需达到99.9999%以上。在卖方市场和高额利润的驱动下，近年我国江西赛维、洛阳中硅、四川峨嵋和新光硅业等企业大举进入多晶硅料行业，预计总投资额近400亿元，全部完成后可形成年产7万吨的生产能力。随着技术的发展，电池片每瓦用硅量也从05年的12g/W开始每年递减5%，2010年将达到9.3g/W，业界的目标是将用硅量降低到6g/W。再加薄膜电池的迅速发展，也将进一步缓解多晶硅硅料的供应形势。
  
   二、拉棒切片
  
   多晶硅料需要转化成单晶硅棒或多晶晶锭后才能把它进一步加工成硅片、电池和组件。单晶硅棒生产最常用的工艺就是直拉法。在这个过程中，多晶硅料放入石英坩埚中，经过加温后缓慢融化，浸入一根具有一定晶向的籽晶，经过缩颈、放肩、转肩、等径、收尾生长和冷却过程，完成一根单晶的生长过程。多晶晶锭生产最常用的工艺是铸锭法。在这个过程中，多晶硅放入石英坩埚中，经过加热、融化、长晶、退火和冷却，完成一个多晶晶锭的生长过程。把单晶硅棒或多晶晶碇切割成硅片，目前基本上采用的是多线切割技术。将硅棒或硅锭经表面整形、定向、切割、研磨、腐蚀、抛光、清洗等工艺,加工成符合特定要求的硅片。硅片的厚度已经从2004年的主流厚度270um发展到现在的200um为主。目前，国际上部分厂家量产的硅片厚度可以达到180um。经历两年左右的发展，硅片的利用率已经提高了32%以上。由于拉晶炉和铸晶炉比较便宜，且已基本上实现了国产化，再加上技术门槛较低，因此，近年我国新上了一大批拉棒切片项目。但多晶硅料的制约瓶颈因素，也常使这些硅棒、硅锭和硅片企业陷入尴尬局面。
  
   三、晶硅电池
  
   拉棒切片的下一个环节就是生产太阳能电池，太阳能电池分为晶体硅电池和薄膜涂层电池两大类。晶体硅电池占据了93%的市场份额，其中单晶硅电池的转换效率最高,国内已达到17.6%。多晶硅电池的转换率也突破了16%。制造太阳能晶硅电池需要经过很多工艺，其中包括硅片清洗、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜和丝网印刷等。由于欧洲市场特别是德国市场的需求拉动，导致最近几年国内企业在该领域大规模投资。目前我国电池片生产企业已达60家，产能突破3200兆瓦，电池片总规模列世界第一。截至目前，中国光伏产业总计有无锡尚德、天合光能、河北晶澳、天威英利、南京中电、江西塞维、林洋新能和浙江昱辉等10家公司相继在海外上市,IPO融资总额超过19亿美元，总市值达178.65亿美元，平均每家企业市盈率为49.47。与传统电源集中发电、供电方式不同的是，太阳能电池具有便携性、离散性特点，更容易、更适合嵌入消费终端，这就为太阳能电池的应用提供了广阔的市场空间。尽管电池片每年以30%以上的速度增长，且目前价格也稳中有升，成为国内外投资热点，但国际化团队问题、高额投资问题和多晶硅料供应问题，都是投资人所不得不慎重考虑的。
  
   四、电池组件
  
   为了满足太阳电池的实际使用要求，须将若干单体电池按电性能分类进行串并联，经过封装后组合成可以独立作为电源使用的最小单元，这个独立的最小单元称为太阳电池组件。太阳电池组件由光伏电池和金属框架、玻璃盖片、电缆引线还有粘结剂等组成。在封装过程中，单体太阳电池之间是用金属导电带串联或并联焊接在一起的。目前常用的晶体硅太阳电池封装一般是依次将钢化白玻璃—EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)—光伏电池片—虹吸玻璃—EVA—PVF(聚氟乙烯)复合膜叠起，放入层压封装机内进行封装，再组装上导线、接线盒、边缘密封带及金属柜架，就完成了整套组件的封装工艺。在整个光伏产业链条中,太阳能电池组件封装的资金和技术门槛最低。多数设备已实现国产化，且价格比较便宜。由于电池片越来越薄，为了减少破碎率，一些企业习惯依靠手工操作。采取OEM代工方式，可进一步减少流动资金占用。近年来，电池组件这一环节发展最为迅速。预计国内涉及生产组件的厂商已经达到6000多家,封装能力已经超过6000兆瓦。由于国际光伏市场迅速增长,在供不应求的情况下,这些企业赚钱并不困难,但因为进入门槛不高,企业的利润也必然会越摊越薄。
  
   五、发电系统
  
   光伏发电系统由电池方阵、蓄电池组、控制器和逆变器等组成。电池方阵是由多块光伏电池组件串联、并联构成的阵列,其作用是将太阳能转换为电能。蓄电池组由多只蓄电池串联或并联组成,其作用是贮存光伏电池方阵发出的电能,并可随时向负载供电。控制器是防止蓄电池组被电池方阵过充电和被负载过放电,使蓄电池组使用达到最佳状态的中心控制设备。逆变器是光伏发电系统的电源转换设备,其作用是将直流电转换为单相或者三相交流电。由于电池组件是半导体材料,控制器和逆变器是电子设备,蓄电池是化学装置,所以发电系统无转动部件,运行可靠,故障率低，一次投资可保证20年不间断供电。发电系统按运行方式可分为离网运行系统和并网运行系统两大类。其中，离网运行系统主要用于为公共电网难以覆盖的边远农村、牧区和海岛的农、牧、渔民提供基本生活用电,为通信中继站、沿海与内河航标、气象台站及边防哨所等特殊场合提供电源。光伏并网运行系统把太阳能转化为电能,不经过蓄电池储能,直接通过并网逆变器把电能送上电网。光伏并网发电是当今世界太阳能发电技术发展的主流趋势。
  
   六、应用材料
  
   投资光伏电池片项目，不仅带动多晶硅料、硅棒、硅锭、硅片、电池组件、发电系统和应用产品的发展，同时还需要大量的应用材料和机电产品为其配套。低铁玻璃由于具有透光率高、反光率低、机械强度大和耐腐蚀等特点，被广泛应用于光伏组件的基板材料。硅烷是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅等一系列含硅化合物的基本材料。在等离子增强化学气相沉积工艺中，它生成一层减反射膜沉积在电池片表面。三氯氧磷用于在电池片的扩散过程中与氧气反应生成磷原子，磷原子又作为光伏电池的n型掺杂物，渗透到硅片表层形成PN结。同时它还广泛应用于制药、染化、塑胶助剂、表面活性剂等行业。三氯氢硅是制备多晶硅料的主要原料,目前国内市场上供不应求,缺口较大,而生产三氯氢硅的主要原料是硅粉、氯气和氢气,因此很适合在氯碱企业作为下游产品进行开发。光伏电池封装用的粘接材料一般是EVA胶粘剂。它是一种热熔粘接胶膜，常温下并无粘性。只有经过热压时才发生熔融粘接和交接固化。与光伏发电配套的逆变器、蓄电池、控制器、跟踪器、聚光系统还有LED灯等产品近年也有迅速发展。
  
   新上晶硅电池片项目产业链长、技术水平高、发展前景大，具有很强的产业带动作用。为了实现均衡配套发展，有必要加大硅烷、VEA和低铁玻璃的研发与投资。同时，逐步实现拉晶炉、铸晶炉、扩散炉、烧结炉、丝网印刷机、PECVD、磁控溅射机和等离子切割机等光伏加工机械的国产机，也是降低光伏产业成本、促进光伏产业发展的治本之策。
  
   (编辑:xiaoyao)