本篇【piān】文章源自对隆【lóng】基硅片事【shì】业部2018年客户答【dá】谢会【huì】讨论议题的思考【kǎo】。
在此前的很长一段时间，硅片尺寸是统一的156毫米【mǐ】，行业内企【qǐ】业都【dōu】执行这一【yī】标准，归一化的标【biāo】准有利于行业成本的降低，近些年随着单多晶【jīng】竞争【zhēng】趋【qū】于激烈，且【qiě】领【lǐng】跑者【zhě】项【xiàng】目对功【gōng】率有【yǒu】要求，于是【shì】大家纷纷在硅片尺寸是做起了“文章”，但由于各家【jiā】企业【yè】各自为战，使得硅【guī】片尺寸【cùn】纷繁【fán】复杂，156.75、157.25、157.4、157.75、158.75、161.7甚【shèn】至还有166.7等多种规格。而且不同边【biān】长【zhǎng】的硅片对【duì】应多种尺【chǐ】寸的导【dǎo】角、多种尺寸的组件版型。复杂而不统一【yī】的【de】规格型号增加了企业的生产成本、企【qǐ】业间的【de】交流【liú】成本以及电站业主的设【shè】计成本。由于各自为战的硅【guī】片标准带【dài】来诸【zhū】多生产、交流成本【běn】，不符合光伏平价化的大【dà】趋势，所【suǒ】以【yǐ】行业【yè】需要【yào】一个新的、统【tǒng】一的硅片尺寸【cùn】标【biāo】准来消除【chú】上述成本，然不同规【guī】格对【duì】应不同成本【běn】也有不同的收益，不同企业生产设备不同，对新的规格尺寸适应能力【lì】也【yě】不【bú】一样，什么【me】规格的尺【chǐ】寸才【cái】是能满足大家需求、各【gè】方均能接受的【de】尺寸?是本文要讨论的议题【tí】。
一、硅片大尺寸会带来哪些好处?
由于一些企业【yè】最初硅【guī】片【piàn】大尺寸化的原因是：单【dān】多晶激烈【liè】的竞争和为了满足领跑者的【de】功率要【yào】求，所以“硅片大尺寸【cùn】化”被一些【xiē】朋友扣【kòu】上了“投【tóu】机取【qǔ】巧”这个不太光彩的帽子。然而实际上【shàng】硅片大尺【chǐ】寸化有其【qí】现实【shí】的经济意义。
1、电池片生【shēng】产线【xiàn】产能是按照“通量”来计【jì】算的，例如【rú】最新一代的电池【chí】片生产线每小【xiǎo】时可印刷5500片电池，生产节拍是【shì】按照1.3秒/张×2(双轨设备)来计算【suàn】的，在生产【chǎn】设【shè】备允许的范围内，更大的硅【guī】片尺寸意【yì】味着更大【dà】功【gōng】率的电池产【chǎn】出，虽然单【dān】条生【shēng】产线的【de】出片【piàn】量还是一定的【de】，但是单张电池片的功【gōng】率【lǜ】提【tí】高【gāo】了【le】。虽然单【dān】张电【diàn】池片上所要摊销的人【rén】力、折旧等消耗还是一【yī】致的，但是单瓦的摊【tān】销更低了。
2、组件环节也是【shì】同样，串焊机【jī】和层压设备也【yě】是按照“量【liàng】”来的【de】，在生产设【shè】备允【yǔn】许的范围【wéi】内，更大的硅片、电池片意味着更高的【de】生产效率。
3、老【lǎo】一代生产设备精度不够高，在【zài】标准【zhǔn】制定时电池片之间留【liú】有更大的空隙为精度不够高的【de】设【shè】备留下足够的容错空【kōng】间。随【suí】着以【yǐ】先导【dǎo】智能、捷佳伟创为【wéi】代表【biǎo】的一系列优秀的电池设【shè】备、组件设备生产商供应一【yī】代又一代更加廉【lián】价、高精度的设备后，我们需要的容错空【kōng】间【jiān】更小【xiǎo】，电池片之间的缝【féng】隙【xì】可以减小【xiǎo】，隆基【jī】股份推出的【de】M2尺寸规格(硅片尺寸由原156mm改为156.75mm)就【jiù】是通过缩小电【diàn】池片间缝【féng】隙、没有【yǒu】改动组件尺寸的情况【kuàng】下【xià】实现的，这等【děng】效【xiào】于单【dān】位【wèi】组件面积内【nèi】功【gōng】率提升。这个方面的潜【qián】力挖掘似乎还没有到头，晶澳太阳能近【jìn】期在不改变组件【jiàn】尺寸的前提下【xià】把硅片尺寸做到了【le】157.4mm。
通【tōng】过以上几【jǐ】个【gè】方面例子我们发现，硅片大尺寸化绝【jué】非投机取巧【qiǎo】，经过测【cè】算，在不明【míng】显增加【jiā】电池环节成本、不明显改【gǎi】变下游组件尺寸、不增加下游【yóu】电站建【jiàn】设成本的情况下，通过【guò】改善硅片尺寸化可以使组件【jiàn】功率【lǜ】提【tí】升1~3%(不同【tóng】硅【guī】片规格对应不同提升幅【fú】度)，虽然这个提升微不【bú】足道【dào】，但在【zài】电池片效率提【tí】升越来越难得情况【kuàng】下，硅【guī】片大尺寸化势在必行，从【cóng】这些角度【dù】上看，一定程度【dù】内【nèi】的大尺寸化【huà】是挖掘【jué】现有【yǒu】设备潜力的“微创新”。
二、硅片大尺寸化面临哪些障碍?
适【shì】度的硅片大【dà】尺【chǐ】寸【cùn】化好【hǎo】处多多，但并非没有尽头【tóu】，伴【bàn】随【suí】着硅片尺寸的【de】增大，阻碍也就越来越多。硅片【piàn】尺寸增大到158.75需要更换【huàn】花篮、夹【jiá】具等设备，对【duì】于老的电【diàn】池【chí】设备产能而言技改费用约为40万/100兆瓦;尺【chǐ】寸进一步【bù】增大到161.7mm时电池产线需要更换的设备就更多，技改费用增加到【dào】60万【wàn】/百兆瓦【wǎ】;而【ér】当硅片【piàn】尺【chǐ】寸大于161.7mm时就超过了【le】现有PECVD设备的承受极限，此时对于较老的电池产【chǎn】能就失去了技改的经济意义。而对于166.7mm这种【zhǒng】超大尺【chǐ】寸硅【guī】片【piàn】则【zé】就需要定制化设【shè】备才行【háng】了。从标准的制定角度看，一个标【biāo】准【zhǔn】的出台【tái】就要尽可能【néng】多的【de】适应【yīng】不同企业的诉求。如果我们认为这一轮大尺寸化【huà】的过程是挖掘设备潜力而又不【bú】明显改变组件尺寸【cùn】的“微创新”，那【nà】么太【tài】大硅片尺【chǐ】寸就是创新过度。
从组件【jiàn】环【huán】节【jiē】看，硅【guī】片尺寸从【cóng】156mm增大到157.4mm不需要【yào】增加组件尺寸;158.75的【de】硅片【piàn】需要【yào】60型组件长【zhǎng】度增加1.4cm，增宽【kuān】0.8cm;161.7尺寸的硅片需要60型【xíng】组件长度增加4.5cm;宽度【dù】增加2.6cm;使用166.7mm硅片【piàn】的60型组件尺寸长【zhǎng】度增加约12cm，宽度增加6cm。历史经验看：亚【yà】太【tài】地【dì】区青睐60型组【zǔ】件【jiàn】、欧美【měi】地区亲来72型组件，之所以出现这样现象【xiàng】的背后就是各地安装工人的【de】体格不同，当【dāng】前组件尺寸是经过多年经验摸索确定下来【lái】的，我们可以【yǐ】一夜间【jiān】把组【zǔ】件尺寸加长【zhǎng】12CM，但不可能让安【ān】装工人的平均【jun1】身高一夜间长高12cm。组件尺寸【cùn】过于显著的变化，将会使【shǐ】终端【duān】客户接受过程中面临众多障碍【ài】。不仅是终【zhōng】端接受度的问题，伴随着【zhe】组件尺寸的增大，我们【men】需【xū】要更大的【de】光伏【fú】玻璃【lí】、更大的封【fēng】装边框【kuàng】和胶膜【mó】、更昂贵的运输费用和安装费【fèi】用【yòng】、更【gèng】结实【shí】的光伏支架和更大的占地面积。所【suǒ】以我们【men】可【kě】以【yǐ】看到，硅片尺寸【cùn】大到一定程度其【qí】带来的边【biān】际效益为零【líng】，而且由于【yú】非标组件带来【lái】更【gèng】高的设计【jì】成本，当硅片尺【chǐ】寸超过一定程度时，甚至可能出现大尺寸化【huà】边【biān】际效益为负的情况。
三、“微创新【xīn】”视角下的下一代【dài】单晶【jīng】硅片规格的【de】选择
熟悉我的朋友【yǒu】应当知道我喜欢从【cóng】第【dì】一性原理【lǐ】出【chū】发【fā】思考问题【tí】，写过一些【xiē】光伏行业研【yán】究方【fāng】法论的文章【zhāng】，也写过光伏哲思录系列。“微创新”是我今天反复强调的三个字，也是【shì】我对此轮【lún】硅【guī】片【piàn】大尺寸化本质的理解，和上【shàng】一轮硅片尺寸由125mm提【tí】升至156mm进而革命性的【de】降低光伏发电成【chéng】本【běn】不同【tóng】，现在行业上下并没有显著【zhe】改变硅片【piàn】尺寸的【de】诉求，而【ér】是尽【jìn】量不改变现有产业格局下的潜力挖掘，是一种微创【chuàng】新、微进步。在选型【xíng】下一【yī】代硅片尺寸时，如【rú】果我们能把它理解为【wéi】“微创新”，那么【me】很多问题也就迎刃而解，166mm尺寸的硅片自然是一个首先【xiān】排除【chú】的选项，因为这【zhè】个【gè】标准显著改【gǎi】变了【le】组【zǔ】件尺寸，终端【duān】客户必定会有强烈反【fǎn】弹进而使【shǐ】之不能成【chéng】为主【zhǔ】流标准【zhǔn】。同样道理【lǐ】，我也不是特别看好161.7这个尺【chǐ】寸【cùn】，毕竟组【zǔ】件【jiàn】长度增加4.5cm已经算得上是【shì】十分显著。
事【shì】物总是【shì】有两面性，在产业上下不能接受【shòu】太大的【de】改变的同【tóng】时，太小的改变又容易让【ràng】人忽略不接【jiē】。既然是“微创新”，要增加投入成本，我【wǒ】们在【zài】新【xīn】一代硅【guī】片尺寸的【de】选择【zé】上至少【shǎo】要做出能让终端【duān】客户感【gǎn】知的【de】到【dào】的提升。近期多晶组件【jiàn】应用157.25等【děng】尺寸，仅是为了更高比率【lǜ】的组件能做到275W以【yǐ】上的无奈【nài】选择【zé】，远算不上是一【yī】次创新。所以改变太小就【jiù】可能算不【bú】上创新了，因为终端客户可能【néng】就【jiù】没有明【míng】显感知【zhī】了，自然也就无法在组件端带来【lái】明显的溢【yì】价。
在“微创新”视角下硅片尺【chǐ】寸改变在既不能【néng】太大(产【chǎn】业【yè】接受有问题)，又【yòu】不能太【tài】小(进【jìn】步不明显消费【fèi】者无法感知)两方【fāng】约束下，我们发现选择【zé】似乎豁【huō】然开朗，直接【jiē】得出我自己的结【jié】论吧：我认【rèn】为下一代更合适的单晶硅片尺寸为160mm厚度、158.75mm边【biān】长的方【fāng】形【xíng】单晶硅【guī】片。理由如下【xià】：
1、158.75mm边长的硅【guī】片【piàn】比现有156.75mm的硅片仅长2mm，现【xiàn】有【yǒu】的【de】全【quán】部产能都能【néng】通过技术改造升级，且技改费用合理、可承受。根据某大企业【yè】电池技【jì】术总监给我提供【gòng】的数据，即便对于很老的【de】电池产【chǎn】能，100MW的技改费用也可以【yǐ】控制在40万以内。
2、158.75mm边长的方【fāng】形单晶硅片的面积(25,197m㎡)比【bǐ】现【xiàn】在的M2规格【gé】单【dān】晶硅【guī】片面积(24,429m㎡)大【dà】3.14%，根据我从爱【ài】旭【xù】方面的了【le】解，在现【xiàn】在M2尺寸下2019年年【nián】底预【yù】期主流【liú】功率可以达到315~320W，那么电池片面积【jī】增大3.14%从理论上测算带来的【de】功率提升【shēng】最大可达到10.05瓦，相当【dāng】于组件两个功率当，提升幅度已经达到了“显著”的【de】水平，消费者【zhě】可明【míng】显感知【zhī】这一提升，若这一规【guī】格尺寸的硅【guī】片【piàn】能得以推广【guǎng】并叠加电池技术的【de】进步，我们在2019年【nián】年底有望见到60版【bǎn】型单晶perc组【zǔ】件主流功率接近【jìn】甚至达【dá】到330瓦的水准【zhǔn】。
3、158.75mm边【biān】长的电池片封装后的组【zǔ】件规【guī】格尺寸仅增长1.4cm，按照【zhào】百分比测算相当于增【zēng】加【jiā】1%，且由于应用到了160um更薄的硅片以及与之相对应的更薄的【de】EVA，虽【suī】然组件面积增大1%，组件整体总重【chóng】量【liàng】保持不变。对于【yú】安装运输等环【huán】节把【bǎ】不【bú】利影【yǐng】响降【jiàng】低【dī】到了最小。
4、生产158.78mm的【de】方【fāng】形单晶硅片【piàn】拉【lā】晶体环节和硅料环节的成本有【yǒu】所增加，但硅片厚度从180um降低【dī】到160um带来的成本【běn】下滑更【gèng】为显著。所以综合测【cè】算：生产158.75mm、160um厚度的方【fāng】形单【dān】晶硅片的成【chéng】本会比180um厚度的【de】M2硅棒【bàng】成【chéng】本低8分钱(后面会有详【xiáng】尽测算)。
综上四点：158.75mm边【biān】长、160um厚度、224.5mm对【duì】角线的方形单晶硅【guī】片有【yǒu】生产成本【běn】降低、组【zǔ】件重量【liàng】不变【biàn】、功率提升两档【dàng】、电池端接受度【dù】高等诸多优【yōu】势。
四【sì】、方【fāng】形单晶硅片是【shì】“微创新”视角下【xià】的必选项
这一节先普及一些基础知识，专业人士可直接跳过
硅片尺寸不仅【jǐn】涉及【jí】边长【zhǎng】，还【hái】要【yào】涉及形状。所以【yǐ】今天讨论的议题不【bú】仅涉及硅片的边长，自然还需要涉及【jí】硅片【piàn】的【de】形状。在以前，单晶硅棒的长【zhǎng】晶【jīng】成本十分高昂，硅【guī】料价格也是高【gāo】高在上，所以为了尽量减【jiǎn】少浪费，单晶硅片都会留有【yǒu】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【zhuāng】留【liú】白本质上【shàng】是【shì】一种浪【làng】费，在以前拉晶【jīng】成本高、硅料价【jià】贵的时代，封【fēng】装的导角留白【bái】是经济理性的，而【ér】时【shí】间点来到当下，硅料价格【gé】已经相比去【qù】年已经跌去一半，单【dān】晶拉晶成本也【yě】显著性的下滑，金刚线切【qiē】割和薄【báo】片化【huà】的推【tuī】广更显著降低了【le】切片成本，我们【men】是否【fǒu】到【dào】了【le】可【kě】以消【xiāo】灭单晶硅片导角、消灭单晶组件的封装留白的历【lì】史性时刻呢?
我们【men】更进一步【bù】把问题量化：要想【xiǎng】生产158.75mm方形单晶硅【guī】片【piàn】需要硅棒【bàng】的生长直径由原先的215mm增加到228mm，进而增加长晶和【hé】硅料的成本【běn】。但与【yǔ】此同时消灭单晶【jīng】硅片导角可使【shǐ】组【zǔ】件有效利用面积增加，下游电池和组件环节在【zài】完全不增加任何成【chéng】本的【de】情【qíng】况下【xià】可提升【shēng】组件功【gōng】率进而带来价值。所以要回答【dá】是【shì】否要【yào】使用方【fāng】形单晶本质上就是要回答【dá】：方形单晶带来功率提升的价值是否显著大于【yú】拉晶、硅【guī】料环【huán】节【jiē】增加【jiā】的成本?其【qí】实这又可以分解为两个问【wèn】题：
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【gè】假设：由于【yú】我认为未来【lái】P型单晶硅片会过渡到160um厚度，且根据本文第三节的【de】分析【xī】，硅片【piàn】边长有潜【qián】力成为【wéi】158.75mm，所以下面的测算【suàn】中我【wǒ】们都【dōu】是基于160um厚度以及158.75mm边【biān】长这两个面向未来的假设。
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【dù】160um的带导角的单晶【jīng】硅片的成本【běn】为【wéi】：2.358元/片，计算过程如下：
生产对角线长【zhǎng】度【dù】为224.5mm，边【biān】长为158.75mm、厚度为160um的方形单晶【jīng】硅片的成本为【wéi】：2.421元/片。
(注释：计算中【zhōng】假设215直径圆棒每【měi】1kg的长【zhǎng】晶成本为34元(粉色部分)，而228直【zhí】径的圆棒1kg的长【zhǎng】晶成本【běn】为32元，这【zhè】所以这样假设【shè】是因为228直径的圆棒横截【jié】面更大，晶体【tǐ】生长的【de】接触面更大【dà】从而可带【dài】来单位kg长【zhǎng】晶成本的降低)
答【dá】案：在158.75尺寸上引【yǐn】入方形单晶的尺寸会使得每【měi】张单晶【jīng】硅片成本增加2.421-2.358=0.063元，每片组件成【chéng】本增加0.063×60=3.78元。这是【shì】引入方【fāng】形单晶硅【guī】片所【suǒ】需要【yào】增加的成本。
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的方形单晶硅片有效【xiào】面【miàn】积(25,193m㎡)比158.75的带导角的单晶硅片的有效面积(24,983m㎡)大【dà】0.84%，对应明年单晶perc主【zhǔ】流315瓦的功率，0.84%面积增【zēng】大可带来315×0.84%=2.65瓦的功率提升。组件功【gōng】率提升有【yǒu】两个方面【miàn】的【de】价值，一个方【fāng】面是更大功【gōng】率组【zǔ】件带【dài】来的面积【jī】相关成本更【gèng】有效【xiào】的摊销(反过来说是更高功率组【zǔ】件可以卖更贵【guì】);另一【yī】方面是增【zēng】加的功率【lǜ】本【běn】身具有【yǒu】价值。两方面的价值分别为：
面积相关【guān】成本500元的假设下，组件【jiàn】功率提升2.65瓦【wǎ】带来面积相【xiàng】关【guān】摊销【xiāo】价值为：500 ÷ 315 — 500 ÷ 317.65=0.0132×315=4.17元(看不懂此【cǐ】部分的【de】朋友参【cān】考【kǎo】我之前文章：《用【yòng】一【yī】个公【gōng】式清【qīng】晰明了地计算高低功率组件合理价差》)。
按【àn】照2019年perc组件1.9元【yuán】的预期售价，2.65瓦的价值为2.65×1.9=5.03元【yuán】。
所以消灭导角带来的价值为4.17+5.03=9.2元。
本节结论：
对于一【yī】张【zhāng】60型的组件而言，消灭【miè】单【dān】晶硅片【piàn】的【de】导【dǎo】角所需增加的【de】成【chéng】本为3.78元，而【ér】消灭【miè】导角所带来的功率【lǜ】提升的价值为9.2元【yuán】，带来的价值【zhí】显著大【dà】于所【suǒ】增加的成本，理性分析下，新一代单晶硅片尺寸的制定消灭单晶硅片导角，全面【miàn】推广方【fāng】形单晶是【shì】必选项。而且从长【zhǎng】久角度考虑：方【fāng】形单晶硅【guī】片有【yǒu】利于未来推广叠瓦技术，是【shì】为下一轮组件封装技术革命的标准准备【bèi】工作。
再回到本【běn】节的主题，从晶科【kē】、天合等【děng】光伏出货量龙头企业的技【jì】术【shù】负责人方面了解到：对于电池和【hé】组件环节，使用方形的单【dān】晶硅片【piàn】没有任何障碍、无【wú】需【xū】增加【jiā】任【rèn】何成本就可以带来【lái】功率【lǜ】提升。推广方形单晶硅【guī】片唯一【yī】需【xū】要改变的就是长晶环节【jiē】生长更“粗”的硅棒，从【cóng】隆基【jī】方【fāng】面了解，这个也没有什么技术难度。产业上下所需要【yào】作出【chū】的【de】改【gǎi】变很【hěn】少，带来的【de】价值显著大于带来的成【chéng】本，方形单【dān】晶硅片【piàn】是【shì】典【diǎn】型的“微创【chuàng】新”活动【dòng】。反过来也【yě】是“微创新”思路下的最没有【yǒu】障碍的选择、最容易作出的改【gǎi】变。所以我本节题目才说：方形单晶硅片是“微【wēi】创新”视角【jiǎo】下的必选项。
文章结语：
下一代单晶【jīng】硅片尺寸规格是边长158.75mm、厚度【dù】160um、对角线224.5mm的方【fāng】形单晶硅片【piàn】是我基【jī】于一【yī】系列思考和汇总的信息【xī】得到的结论。这一【yī】规【guī】格下【xià】：硅片成本不增加【jiā】甚至【zhì】会比现在156.75的180um厚【hòu】度的单晶硅【guī】片略有降低、组件尺寸不发生大【dà】的改变【biàn】、组件重量保【bǎo】持不变但【dàn】是【shì】组件功率有望【wàng】提【tí】升两档(10瓦)。若这一尺寸能在2019年得【dé】到普及，60版型的单晶perc组件功率有【yǒu】望在2019年末达到330瓦，从而继续保【bǎo】持组件功率每年10瓦以上【shàng】提升【shēng】的高速度。
与此【cǐ】同【tóng】时我还特别想强【qiáng】调的是【shì】，这个规格仅是我自己的思【sī】考，不绝代表它【tā】一定就【jiù】是最合理【lǐ】、最好的，我在【zài】本文章详尽记录了分析【xī】的过程【chéng】和基础【chǔ】数【shù】据。结论不是关【guān】键的，思【sī】考的过程和方法才是关键【jiàn】。我更希望【wàng】能在思考方法上给大家在下一代【dài】硅片尺【chǐ】寸标准【zhǔn】选定上提供一些借鉴。若【ruò】本文能对【duì】大家思考未来【lái】单【dān】晶硅【guī】片尺寸选择上有丁点作用，我便心满意足。
