1、亂世烽煙：166 對戰 210，催生18x

過去一年硅片從156-158，到166，210，加上最近推出的18x，行業備受折磨。

2019年8月，陜西華山，隆基隆重推出“166大尺寸硅片時代”。

2019年8月，天津，中環股份隆重發布“210大尺寸硅片”。

2019年12月，浙江寧海，東方日升推出210-500W+組件產品。

2020年1月，浙江義烏，愛旭210尺寸電池實現大批量產業化下線。

2020年3月，浙江寧海，東方日升210-500W+組件通過可靠性認證和首個訂單。

2020年3月，江蘇常州，天合光能210-500W+組件通過可靠性認證和首個交付。

2020年5月，浙江海寧，晶科、晶澳推出18x-530瓦組件。

隆基從現有資產最大化的角度出發，推動硅片規格從158邁向166。中環從平臺化和半導體接軌的角度，推動硅片規格從166邁向210。東方日升第一個公開支持210硅片規格，發布500W組件并拿到全球首個商業訂單。天合光能、愛旭等對210電池、500W組件進行優化，大大促進了市場化落地。晶科從集裝箱物流和存量拉晶資產優化的角度，首次提出了18x正方形硅片，并得到晶澳響應。這些努力相互借鑒，使行業對尺寸規格的認識逐步提升。

210方硅片的支持者們，期望用12寸210硅片統一江湖，并穩定規格10年以上。半導體12寸晶圓從2005年到現在已穩定15年。12寸硅片也有望在光伏產業穩定10年以上。18x方硅片的支持者們，則盼望210推廣的腳步放慢，允許他們現有的拉晶相關設備的存量資產繼續得到好的回報。166方硅片的跟進者們，處境最為尷尬，設備改造尚未完成，就面臨著必須進一步改造的厄運。尤其在終端客戶看來，166尺寸硅片只能達成450瓦左右的組件功率，度電成本上處于明顯劣勢。一方面，面臨著被淘汰出局的風險。另一方面，未來組件的維修和替代也成為問題。雖然各方都同意12寸大硅片是未來發展的方向，但是考慮存量資產的利益沖突，只能各執己見。

回顧歷史：

以隆基、阿特斯為代表，依托166-450W技術平臺，推動了產業進行了從存量資源出發的最優化思考和設計。

以中環、東方日升為代表，依托210-500W+技術平臺，推動了產業進行了全面的最優化思考和設計。

以晶科、晶澳為代表，依托18x-530W技術平臺，在166和210平臺探索自己企業的最佳歷史過渡區。

166雖然有重大的歷史意義，但是已經被18x逼迫到了退出歷史舞臺的邊緣。210雖然占據了絕對價值優勢，卻沒有兼顧到自有小晶棒團隊的利益，而遭到激烈反抗，甚至不惜放棄166，邁向18x。然而，210尺寸硅片大通量帶來的好處是無法可逆的歷史潮流，18x陣營看得到眼前利益的好處，卻又不得不為1年后缺乏競爭力而擔憂。尤其是電池產能的投資不可能在1年內回收。投資18x電池產能不是明智之舉。因此，18x是喊得響，走得慢，組件產品的可靠性認證仍未完成。專業電池制造商，愛旭和通威都毫不猶豫地選擇了投資210邊長的12寸直徑的設備。從全產業鏈來看，180得到了垂直一體化廠商的追捧，210得到了專業化水平分工制造商的追捧。

180是取代166的最佳選擇嗎？也許我們要從問題的本質來分析。

2、客戶價值：從“標準組件”倒推“標準硅片”

“價值創新”的本質是資源利用效率最大化。只有終端客戶利益最大化，才能落地和發展壯大。相關參與方合理受益，才能加速落地開花。從行業終端客戶的觀點出發，他們并不關心硅片的尺寸。他們更關心的是組件的標準化尺寸、高功率和高效率，以及由此帶來的組件和系統成本的下降，以及度電成本的降低。

從終端客戶的要求出發，什么樣的組件才是最優化的“標準化組件”呢？這種“標準化組件”必須有利于高效率、高功率和低成本的同時達成。首先，這種“標準化組件”要能應用現有產業鏈各環節的成本最優化的標準化產品，如硅片、玻璃的尺寸。其次，這種“標準化組件”要盡量避免未填充的空白，實現電池片盡可能的滿填充。第三，這種“標準化組件”還需要考量到組件應用的現場環境，如重量要便于搬運和安裝。再次，這種“標準化組件”必須考慮標準化的物流倉儲，如適應統一規格的集裝箱；最后，這種“標準化組件”也需要考慮到和跟蹤器、電纜、逆變器等系統部件的配合。確保其抗風、抗雪、抗陰影以及電流等性能參數的匹配。所有上述優化都必須服務于度電成本的降低。

我們期望從“標準組件”倒推“標準硅片”規格，卻得出“標準組件”需要用成本最優的標準硅片的結論，把自己推向了一個“雞生蛋”還是“蛋生雞”的窘境。這也說明了為什么過去我們一直是從硅片的規格來定義組件規格，而不是通過組件的規格來反推硅片的規格。對直拉單晶的圓棒基礎上的硅片制造而言，硅料利用效率最高的內接矩形是正方形。不考慮硅片厚度，正方形硅片成本最低，因而正方形硅片為行業通用。

而一旦硅片的形狀為正方形，它就無法將任意規格的“標準組件”完美填充。常見的問題是我們照顧了標準組件的短邊，就無法照顧到標準組件的長邊。

我們試圖從物流倉儲的集裝箱出發，定義一個最佳的“標準組件”尺寸。考慮集裝箱為40尺高柜（長12020mm *寬2350mm *高2690mm），以分2層，共20箱的裝箱設計，確定高功率光伏電池組件尺寸的限制條件為：長邊Y＜=2390mm，短邊X＜=1135mm。去除合理的爬電距離和誤差預留等，考慮6串電池設計，182mm 左右為考慮組件寬度方向的最佳硅片邊長。然而182邊長的硅片疊加到長邊方向就會超過2410mm；或者出現大約70mm *1130mm的空白無法滿填充。因此，長度方向要求硅片尺寸為180mm；折中以后尺寸為180mm。

實際上，對東方日升、天合、隆基、晶澳等在500-535W的主流產品而言，由于距離物流極限尺寸較遠，210和180在物流上沒有任何區別。210所擁有的是對PERC電池而言至關重要的通量優勢。這是近三年PERC成本競爭的焦點。
然而，面向未來，我們需要做更原理性的分析，也就是要考察鋼鐵俠所說的“第一性原理”。有沒有可能通過“標準組件”長邊來定義“標準硅片”長邊，通過“標準組件短邊來定義“標準硅片”短邊，從而實現對“標準組件”完美的“全填充”呢？

3、以158x182mm或180*182矩片取代166和180

為實現硅片材料成本最優化，光伏硅片一方面要邁向“超大”，逐步從158mm、166mm、180mm，最終邁向210mm，達到和半導體產業一致、15年來穩定的12寸晶棒尺寸。另一方面，光伏硅片也要不斷的邁向“超薄”，從220um、200um、190um、180um、170um邁向150um甚至更低。其中，異質結電池用硅片已經實現了130-150um的超薄厚度。一般而言，硅片厚度每降低10um，硅片成本降低~3%。而硅片的邊皮料利用率每降低1%，硅片成本增加~0.3%；對于光伏硅片的成本降低而言，厚度降低的重要性遠遠大于邊皮料利用率。

光伏硅片實現“超大”帶來的“面積通量紅利”，不僅能大幅度降低硅材料的制造費用，也能夠全面地帶來切片、電池、組件端的“面積通量紅利”，減低硅片、電池的制造成本，提升產能、材料利用率和生產效率。因此，超大的“面積通量紅利”，其重要性又大于硅片的厚度。對于PERC電池制造而言：

超大面積（20x）> 超薄厚度 （10x) > 邊皮利用率（1x）

這里，我們發現邊皮料的利用率原來是對光伏產品成本影響最小的一個因素。而正是這樣一個較小的因素，以及我們的思維定勢，導致光伏硅片為“正方形”數10年沒變。是時候根據超大、超薄降本的要求，對光伏硅片的形狀作出優化變更的歷史時刻了。

理想的硅片產品設計當“超大”、“超薄”為首要考慮點，兼顧硅棒切方時的邊皮料利用率問題。

那么“超大”、“超薄”如何才能同時實現呢？

一般而言，當方形硅片面積變大，邊長也會變大。從硅片中心到硅片邊緣的最短距離也會加長。硅片中心到硅片邊緣的最短距離。決定了重力對硅片的影響，也決定了硅片的彎曲程度，從而間接的決定了硅片的厚薄程度。也就是說硅片的短邊邊長。決定了硅片可以達到的超薄程度的極限。硅片的短邊越短，硅片就可以越薄。硅片的短片越長，硅片的厚度就必須越厚。

對正方形硅片而言，硅片的短邊和長邊具有相同尺度。硅片面積越大，硅片厚度越厚。

對于矩形硅片而言，如果通過長邊做支撐，硅片厚度就只取決于硅片的短邊，而和長邊無關。另一方面，硅片的面積和硅片的長邊成正比，長邊越長，硅片面積就越大。因此，我們可以通過矩形硅片+長邊支撐的設計，成功地將方形硅片中硅片面積（超大）和硅片厚度（超薄）的關聯關系脫鉤，通過矩形硅片，同時實現硅片的“超大”、“超薄”設計最優化。

而在矩形硅片解決方案中，邊皮料相關問題也可以輕松得到解決。既可以通過“超薄”帶來的成本下降，從而抵消邊皮利用率的輕微成本上升。也可以通過準矩形硅片的圓角比例的調整，從而維持相同的邊皮料利用率。

通過上面的分析，我們看到采用矩型硅片進行光伏產品的制造，不僅具有可行性，同時也具有成本的競爭力。那么下面一個問題就是，什么樣的矩形硅片才是一個合理的、好的矩型硅片呢？我們能不能通過一個好的矩形硅片的設計來更好地取代166呢？

答案是可能的！這個答案就是采用158x182或來取代166，而不是用180x180來取代166。老產線升級的極限在166-171左右，升級到180有困難。如表一所示，如果升級到166，所做成的組件功率基本在450W左右，離開500W距離太大，明顯處于被淘汰的劣勢；但是如果升級到158*182，這可以輕松達成530W以上的組件功率，走到市場競爭的最前沿。同時，158x182帶來的邊皮料變化僅1%，可以忽略不計。這既不影響硅料利用率，又打開了薄片的機遇窗口，因而最符合硅片企業的利益。


表1、不同硅片尺寸對應的組件功率和尺寸

對于老產能，產線仍然以158為關鍵尺寸進行調整設計，從而降低成本。第一、以182長邊為支撐邊，則158可以達成更薄的硅片厚度。而矩形硅片158*182的邊皮料損失，和正方形170*170mm硅片比只有1%，這部分成本增加可以忽略不計。而一旦厚度可以減低10um，硅片成本就能降低3%以上。第二、設備產能增加，如果158或166產線升級到180產線，很可能造成15%以上的產能損失。如清洗工藝中的5道變為4道。158*180的矩形硅片可以維持158的橫向尺寸，在維持清洗仍然為5道。而在擴散和ＰＥＣＶＤ過程中，取得更高的面積通量和產能優勢。在絲網印刷過程中，沿短邊158印刷，也能做到節拍更快的同時獲得更高面積通量，產能大幅度提升。第三、效率、良率提升。由于最短擴散長度由短邊決定，所以158x182硅片的清洗、擴散、PE等各制程的均勻度都由短邊158決定，有利于提升制造工藝過程中的均勻性及電池效率。同樣地，以166x182尺寸來取代166或180的原理類似，這里就不贅述了。同時，即使是180硅片，也可以通過綜合長邊（<2.4m）和短邊(<1.13m)的要求，如調整為180*182，或其他數值，以求得更好的電池片填充效果。

4、小結

這場戰爭的本質是“垂直一體化”和“專業化水平分工”之爭。綜合上面的分析可以看到，210和166大戰的結果是淘汰了166尺寸。180新尺寸的推出，使得晶科、晶澳等垂直一體化的公司可以再次和東方日升、天合等210領先公司站在500W+的平臺上競爭。雖然在時間上落后了半年，產品還需要可靠性驗證，制造成本也不符合愛旭、通威等專業化電池廠商的利益(損失電池產能20%或以上)，但是晶科、晶澳可以依靠“垂直一體化”的商業模式殺價競爭，勢頭不可小覷。210的天合、東方日升和180的晶科、晶澳必有一場惡戰。歷史的潮流不可逆轉，趨勢和時間都是站在210（600W時代即將來臨）一邊。跟進廠商的選擇不可不慎。對于已經大幅度在166布局的隆基及其追隨者而言，也許158x182（或者180x182）才是最佳選擇，讓我們拭目以待。