將所有制造流程步驟,從原材料至成品組件,放置在同一工廠的同一屋檐下對組件質量與可靠性進行優化。目前大多數晶硅組件產品供應商均在不同的國家兼有多個廠區,并通過向第三方進行外包來獲得更多靈活性。薄膜制造是目前唯一執行單一產品/單一廠區生產策略的太陽能應用技術。
十年前,當制造產能從兆瓦級別向吉瓦級別擴張時,打造全面集成且自動化生產的生產基地的理念被廣為接受,并被認為是通過在同一屋檐下管理從原材料至成品的整個價值鏈的方式,實現資本化規模經濟的最有效途徑。
這一理念在過去備受推崇,其核心為單一生產廠區所具有的獨特的成本控制能力。這一模式也成為了交鑰匙生產線供應商(涵蓋晶硅和薄膜技術)所采取的營銷方式的基礎,以及區域集團宣傳可帶來當地就業的本土生產模式的核心。
然而,在2017年底—太陽能產業預計將交付100GW組件產品的一年——全面集成式工廠所固有的優勢(解決銀行可貼現性背后的產品質量與可靠性問題)僅為極少數(幾乎沒有)的多吉瓦級晶硅組件供應商所采用。
本文闡述了這一狀況是如何產生的;以及為何晶硅組件供應商目前所使用的多處生產場址策略(通常位于不同國家及大陸)趨勢和較高的分包程度(通常會經常變換)會為投資商及資產業主帶來額外的風險。
這些核心主題也是《Photovoltaics International》雜志的出版方Solar Media在2017年11月于馬來西亞吉隆坡舉行的PV ModuleTech 2017首屆研討會的主要議題。
什么是單一場址模式?
太陽能組件(或電池板)制造仍舊是一項極為復雜的工藝流程,從原材料供應(晶硅產品的多晶硅錠、薄膜產品的玻璃板和半導體材料等)至成品組件之間存在多個生產步驟。
組件產品仍未真正成為商品化產品,這一事實在業內通常存在誤解,或是在與產業下游股東們交流時存在誤傳。太陽能組件需要具有25年以上的可預測、穩定的運行性能。
無論對于擁有千瓦規模安裝設備的業主還是擁有幾百兆瓦規模的太陽能電站所有方來說,投資回報率在極大程度上取決于組件產品的選擇和組件供應商,以及投資商在重要制造問題上履行深度技術與商業審計的能力。
如果我們將多晶硅劃分為原材料來源的話,晶硅組件在價值鏈上共份四個步驟:
硅錠拉制(單晶)或鑄造(多晶)
硅片切割
太陽能電池生產
組件生產
晶硅產品單一場址模式最初的理念是將所有四個步驟集成至同一生產廠區。這一提議主要是為了降低非硅步驟的生產成本。
但是,由于多種原因,這一模式從未被晶硅組件制造商廣泛應用。或許這也解釋了為何晶硅產品領域逐漸不再將單一場址模式作為促進產品一致性、質量與可靠性,以及銀行可貼現單一物料清單(BOMs)的主要方式進行討論。
目前的晶硅產品生產狀況事實上與此前已大相徑庭,由主導硅錠/硅片供應鏈的多家公司定義,電池/組件的多樣性也成為了復雜多變的目標,受到制造要求與規定等貿易問題的持續推搡。
這一狀況可在當前所有吉瓦級晶硅組件供應商身上清楚地見到,硅錠與硅片供應基本由不同的公司完成,并通常位于不同的國家。事實上,即使對于已平衡了硅錠/硅片產能的主流供應商來說,硅錠拉制/鑄造和硅片切割通常也分布在不同的工廠或地區內。
每個步驟中同樣會經常性地使用外包分包模式,尤其是當市場需求與銷售渠道出現波動時,通常會分包至不為中國大陸和臺灣地區以外的人員所知曉的企業。
晶硅太陽能電池和組件的生產更為多樣化,并且,太陽能電池和組件工廠分布在不同的制造廠區并非特例,或位于同一國家但相距數百英里,或分布于不同國家。
由于向第三方電池與組件制造商進行外包的做法極為普遍,因此各領先晶硅組件供應商的供應鏈也變得愈加復雜。許多第三方制造商已迅速發展至整個東南亞地區,旨在規避針對交付至歐洲和美國的晶硅組件產品所遭遇的進口壁壘。
因此,當試圖從技術或商業盡職調查角度(影響銀行可貼現性的相關因素)認證晶硅組件制造商時,所涉及到的組件零部件供應商名單——包括其各自的BOMs、工藝流程、質量檢測和財務健康等——與簡單明了毫不相干。
而關于組件真偽的挑戰也遠遠超越了最終出售產品銘牌上所標注的企業名稱。事實上,對于需對晶硅組件購買方來說,組件是否來自銷售產品的公司內部自產,或是通過外包的第三方企業生產,能夠用來判斷的文件極為有限。
韓華Q Cells與晶澳太陽能是公司品牌組件中使用太陽能電池與組件內部自產比例最高的主流供應商。然而,與幾乎所有其他領先晶硅組件供應商相同的是,兩家企業均在多個不同國家內擁有多個太陽能電池和組件生產基地,涵蓋一系列晶硅組件類型(單晶、多晶、黑硅、PERC、60塊和72塊電池組件等)。
這也從另一方面解釋了為什么在當前的太陽能產業晶硅產品領域內存在眾多的組織機構、模式和方法論,來對第三方產品進行組件測試、認證、工廠審計和出具銀行可貼現性報告;并且也展示出為何這些第三方企業對于組件購買方與投資商有著如此重要的作用。
此外,還給出了EPC企業、項目開發商和投資商為何不得不在選擇電站所使用的組件產品是,了解更多關于企業、工藝流程和材料的全面審計線索的原因。
這一點對于最終資產業主來說尤為重要,他們中的許多人僅在二級市場上購買已建成太陽能電站,絲毫未參與到所收購資產在選擇零部件供應和影響建造質量的決策過程中。
薄膜與晶硅產品的不同
將半導體層在玻璃面板上進行摻雜的薄膜太陽能產品制造流程是當前太陽能產業內的一款差異化產品。籠統地說,產業內的企業共使用過三種技術:CdTe、CIGS和非晶硅類型。
各家公司在多年前曾為非晶硅類型產品商業化進行了短暫的嘗試,最終,有限的電池板效率、較高的制造成本,以及設備可靠性等問題最終成為該技術在當下太陽能產業中發展的阻礙。目前僅有兩家公司成功地將薄膜產品制造量產至吉瓦,甚至多吉瓦級別——生產CdTe產品的First Solar和生產CIGS產品的Solar Frontier。
目前,First Solar是唯一一家實現多吉瓦級薄膜產品產能的企業,并成功地在多個廠址上實現工廠/工藝復制。
薄膜生產的固有特征即是單一地點制造即是,因而,First Solar公司可以說是唯一一家可以生成實現了單一場址模式運行的主流吉瓦級太陽能組件制造商(包括晶硅產品和薄膜產品),并使用相同生產設備與材料供應商,在不同地點設立完全相同的工廠。
同一場址、同一工藝、同一物料清單與研發
同一場址理念的另一關鍵特點與通過可重復、可預測的方式,將研發工作與BOM一致性集中至同一制造流程或產品中相關,盡管這一特點已在產業年需求量從10GW增長至100GW的發展過程中缺失。
正如《Photovoltaics International》雜志姊妹網站PV-Tech近期就12家關鍵光伏組件制造商近十年研發支出所進行的分析文章[1]所述,從這一角度來看,研發問題十分明晰。推動研發支出水平增長的因素有許多,并且通常會簡單地取決于企業的資產負債表狀況和長期投資策略。
然而,絕大多數晶硅組件領軍企業僅花費不到一成營收額的資金作為研發預算,已成為很多年來的一個迷思,這一數字比半導體和顯示屏等其他同類技術產業內都要低。
或許,盡管這種狀況或多或少地可以追溯為目前缺乏能夠實現100%組件零部件內部自產(無論是否踐行同一場址這一理念),并對價值鏈上的所有步驟擁有控制權。此外,晶硅組件類型產品存在產品變量,就使得將研發精力放在何處的問題要遠重要于預算的數目。
在上文所提到的文章中,當研讀各企業十年內研發匯總圖表時(詳見圖一),會了解到First Solar公司的研發資金高于產業常值的原因。
在晶硅產品領域,(列舉的12家關鍵制造商中)僅有SunPower公司在過去的十年中始終保持著較高水平的研發支出,其中大多可歸于同一工藝流模式(IBC太陽能電池產品)和所有內部自產設備與制造工藝的知識產權,盡管主要集中在太陽能電池生產階段。SunPower公司的研發支出從歷史上來看,曾分布于不同的技術類別上,包括已沉寂了的CPV和當前中國合資項目所選擇的太陽能電池組件。
除了將所有研發支出集中在同一生產工藝流程中外,同一場址模式所具有的其他主要差異是對全部所生產的組件產品使用同一張物料清單。這一特征的含義可能仍未被全部領會,但其確實給出了對于例如組件密封劑等問題的關注。如果不符合標準的材料被用作密封劑,組件產品在潮濕氣候(或其他惡劣氣候)中的性能將受到大幅影響。
組件BOM的可追溯性正迅速成為公共事業規模太陽能電站領域內被剖析熱議的話題之一,資產業主與運維商通常被性能不佳的組件所累,而這些組件故障模式可被追溯至其生產過程中使用的關鍵材料缺少質量檢測。
我們能否見證發展變化?
在研究領軍晶硅組件供應商當前的內部自產制造策略后,從中并未發現采用同一場址/工廠模式的較大動因。
晶硅產品制造領域,特別是太陽能電池和組件產品,目前卷入了一席了的貿易糾紛中,包括美國的201條款貿易案和最新的MIP(最低進口價格)規定(已將進口產品受限條件擴大至所有在東南亞生產的電池和組件產品)等。
同時,領先晶硅組件供應商還留有將年出貨量預期值設置在高于內部自產實際產能的期望,因此需要持續使用第三方OEM代工服務。
此外,晶硅技術藍圖也經歷了從多晶至單晶、PERC太陽能電池類型的應用,以及72塊電池組件類型應用數量的增加等迅猛轉變。因此,靈活的供應已成為晶硅組件供應商為維持市場份額愿景的保障。
盡管薄膜產品領域內仍舊有少部分從業企業擁有有限的產能或全球銀行可貼現性能力,這一技術領域必然將繼續由First Solar主導,公司將在明年發布旗下Series 6系列量產電池板產品。
十年前,當制造產能從兆瓦級別向吉瓦級別擴張時,打造全面集成且自動化生產的生產基地的理念被廣為接受,并被認為是通過在同一屋檐下管理從原材料至成品的整個價值鏈的方式,實現資本化規模經濟的最有效途徑。
這一理念在過去備受推崇,其核心為單一生產廠區所具有的獨特的成本控制能力。這一模式也成為了交鑰匙生產線供應商(涵蓋晶硅和薄膜技術)所采取的營銷方式的基礎,以及區域集團宣傳可帶來當地就業的本土生產模式的核心。
然而,在2017年底—太陽能產業預計將交付100GW組件產品的一年——全面集成式工廠所固有的優勢(解決銀行可貼現性背后的產品質量與可靠性問題)僅為極少數(幾乎沒有)的多吉瓦級晶硅組件供應商所采用。
本文闡述了這一狀況是如何產生的;以及為何晶硅組件供應商目前所使用的多處生產場址策略(通常位于不同國家及大陸)趨勢和較高的分包程度(通常會經常變換)會為投資商及資產業主帶來額外的風險。
這些核心主題也是《Photovoltaics International》雜志的出版方Solar Media在2017年11月于馬來西亞吉隆坡舉行的PV ModuleTech 2017首屆研討會的主要議題。
什么是單一場址模式?
太陽能組件(或電池板)制造仍舊是一項極為復雜的工藝流程,從原材料供應(晶硅產品的多晶硅錠、薄膜產品的玻璃板和半導體材料等)至成品組件之間存在多個生產步驟。
組件產品仍未真正成為商品化產品,這一事實在業內通常存在誤解,或是在與產業下游股東們交流時存在誤傳。太陽能組件需要具有25年以上的可預測、穩定的運行性能。
無論對于擁有千瓦規模安裝設備的業主還是擁有幾百兆瓦規模的太陽能電站所有方來說,投資回報率在極大程度上取決于組件產品的選擇和組件供應商,以及投資商在重要制造問題上履行深度技術與商業審計的能力。
如果我們將多晶硅劃分為原材料來源的話,晶硅組件在價值鏈上共份四個步驟:
硅錠拉制(單晶)或鑄造(多晶)
硅片切割
太陽能電池生產
組件生產
晶硅產品單一場址模式最初的理念是將所有四個步驟集成至同一生產廠區。這一提議主要是為了降低非硅步驟的生產成本。
但是,由于多種原因,這一模式從未被晶硅組件制造商廣泛應用。或許這也解釋了為何晶硅產品領域逐漸不再將單一場址模式作為促進產品一致性、質量與可靠性,以及銀行可貼現單一物料清單(BOMs)的主要方式進行討論。
目前的晶硅產品生產狀況事實上與此前已大相徑庭,由主導硅錠/硅片供應鏈的多家公司定義,電池/組件的多樣性也成為了復雜多變的目標,受到制造要求與規定等貿易問題的持續推搡。
這一狀況可在當前所有吉瓦級晶硅組件供應商身上清楚地見到,硅錠與硅片供應基本由不同的公司完成,并通常位于不同的國家。事實上,即使對于已平衡了硅錠/硅片產能的主流供應商來說,硅錠拉制/鑄造和硅片切割通常也分布在不同的工廠或地區內。
每個步驟中同樣會經常性地使用外包分包模式,尤其是當市場需求與銷售渠道出現波動時,通常會分包至不為中國大陸和臺灣地區以外的人員所知曉的企業。
晶硅太陽能電池和組件的生產更為多樣化,并且,太陽能電池和組件工廠分布在不同的制造廠區并非特例,或位于同一國家但相距數百英里,或分布于不同國家。
由于向第三方電池與組件制造商進行外包的做法極為普遍,因此各領先晶硅組件供應商的供應鏈也變得愈加復雜。許多第三方制造商已迅速發展至整個東南亞地區,旨在規避針對交付至歐洲和美國的晶硅組件產品所遭遇的進口壁壘。
因此,當試圖從技術或商業盡職調查角度(影響銀行可貼現性的相關因素)認證晶硅組件制造商時,所涉及到的組件零部件供應商名單——包括其各自的BOMs、工藝流程、質量檢測和財務健康等——與簡單明了毫不相干。
而關于組件真偽的挑戰也遠遠超越了最終出售產品銘牌上所標注的企業名稱。事實上,對于需對晶硅組件購買方來說,組件是否來自銷售產品的公司內部自產,或是通過外包的第三方企業生產,能夠用來判斷的文件極為有限。
韓華Q Cells與晶澳太陽能是公司品牌組件中使用太陽能電池與組件內部自產比例最高的主流供應商。然而,與幾乎所有其他領先晶硅組件供應商相同的是,兩家企業均在多個不同國家內擁有多個太陽能電池和組件生產基地,涵蓋一系列晶硅組件類型(單晶、多晶、黑硅、PERC、60塊和72塊電池組件等)。
這也從另一方面解釋了為什么在當前的太陽能產業晶硅產品領域內存在眾多的組織機構、模式和方法論,來對第三方產品進行組件測試、認證、工廠審計和出具銀行可貼現性報告;并且也展示出為何這些第三方企業對于組件購買方與投資商有著如此重要的作用。
此外,還給出了EPC企業、項目開發商和投資商為何不得不在選擇電站所使用的組件產品是,了解更多關于企業、工藝流程和材料的全面審計線索的原因。
這一點對于最終資產業主來說尤為重要,他們中的許多人僅在二級市場上購買已建成太陽能電站,絲毫未參與到所收購資產在選擇零部件供應和影響建造質量的決策過程中。
薄膜與晶硅產品的不同
將半導體層在玻璃面板上進行摻雜的薄膜太陽能產品制造流程是當前太陽能產業內的一款差異化產品。籠統地說,產業內的企業共使用過三種技術:CdTe、CIGS和非晶硅類型。
各家公司在多年前曾為非晶硅類型產品商業化進行了短暫的嘗試,最終,有限的電池板效率、較高的制造成本,以及設備可靠性等問題最終成為該技術在當下太陽能產業中發展的阻礙。目前僅有兩家公司成功地將薄膜產品制造量產至吉瓦,甚至多吉瓦級別——生產CdTe產品的First Solar和生產CIGS產品的Solar Frontier。
目前,First Solar是唯一一家實現多吉瓦級薄膜產品產能的企業,并成功地在多個廠址上實現工廠/工藝復制。
薄膜生產的固有特征即是單一地點制造即是,因而,First Solar公司可以說是唯一一家可以生成實現了單一場址模式運行的主流吉瓦級太陽能組件制造商(包括晶硅產品和薄膜產品),并使用相同生產設備與材料供應商,在不同地點設立完全相同的工廠。
同一場址、同一工藝、同一物料清單與研發
同一場址理念的另一關鍵特點與通過可重復、可預測的方式,將研發工作與BOM一致性集中至同一制造流程或產品中相關,盡管這一特點已在產業年需求量從10GW增長至100GW的發展過程中缺失。
正如《Photovoltaics International》雜志姊妹網站PV-Tech近期就12家關鍵光伏組件制造商近十年研發支出所進行的分析文章[1]所述,從這一角度來看,研發問題十分明晰。推動研發支出水平增長的因素有許多,并且通常會簡單地取決于企業的資產負債表狀況和長期投資策略。
然而,絕大多數晶硅組件領軍企業僅花費不到一成營收額的資金作為研發預算,已成為很多年來的一個迷思,這一數字比半導體和顯示屏等其他同類技術產業內都要低。
或許,盡管這種狀況或多或少地可以追溯為目前缺乏能夠實現100%組件零部件內部自產(無論是否踐行同一場址這一理念),并對價值鏈上的所有步驟擁有控制權。此外,晶硅組件類型產品存在產品變量,就使得將研發精力放在何處的問題要遠重要于預算的數目。
在上文所提到的文章中,當研讀各企業十年內研發匯總圖表時(詳見圖一),會了解到First Solar公司的研發資金高于產業常值的原因。
在晶硅產品領域,(列舉的12家關鍵制造商中)僅有SunPower公司在過去的十年中始終保持著較高水平的研發支出,其中大多可歸于同一工藝流模式(IBC太陽能電池產品)和所有內部自產設備與制造工藝的知識產權,盡管主要集中在太陽能電池生產階段。SunPower公司的研發支出從歷史上來看,曾分布于不同的技術類別上,包括已沉寂了的CPV和當前中國合資項目所選擇的太陽能電池組件。
除了將所有研發支出集中在同一生產工藝流程中外,同一場址模式所具有的其他主要差異是對全部所生產的組件產品使用同一張物料清單。這一特征的含義可能仍未被全部領會,但其確實給出了對于例如組件密封劑等問題的關注。如果不符合標準的材料被用作密封劑,組件產品在潮濕氣候(或其他惡劣氣候)中的性能將受到大幅影響。
組件BOM的可追溯性正迅速成為公共事業規模太陽能電站領域內被剖析熱議的話題之一,資產業主與運維商通常被性能不佳的組件所累,而這些組件故障模式可被追溯至其生產過程中使用的關鍵材料缺少質量檢測。
我們能否見證發展變化?
在研究領軍晶硅組件供應商當前的內部自產制造策略后,從中并未發現采用同一場址/工廠模式的較大動因。
晶硅產品制造領域,特別是太陽能電池和組件產品,目前卷入了一席了的貿易糾紛中,包括美國的201條款貿易案和最新的MIP(最低進口價格)規定(已將進口產品受限條件擴大至所有在東南亞生產的電池和組件產品)等。
同時,領先晶硅組件供應商還留有將年出貨量預期值設置在高于內部自產實際產能的期望,因此需要持續使用第三方OEM代工服務。
此外,晶硅技術藍圖也經歷了從多晶至單晶、PERC太陽能電池類型的應用,以及72塊電池組件類型應用數量的增加等迅猛轉變。因此,靈活的供應已成為晶硅組件供應商為維持市場份額愿景的保障。
盡管薄膜產品領域內仍舊有少部分從業企業擁有有限的產能或全球銀行可貼現性能力,這一技術領域必然將繼續由First Solar主導,公司將在明年發布旗下Series 6系列量產電池板產品。