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對(duì)于光伏發(fā)電來(lái)說(shuō)，效率無(wú)疑是其最根本的生命力，轉(zhuǎn)換效率的提高可以利用更多的太陽(yáng)能，同時(shí)也可以降低單位成本。

目前全球量產(chǎn)多晶的轉(zhuǎn)換率在17.5%-18%左右，P型單晶轉(zhuǎn)換率在18.5%-19%左右，部分企業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)20%；N型單晶轉(zhuǎn)換率則更高，量產(chǎn)水平在21%-24%左右。

從未來(lái)發(fā)展來(lái)看，單晶轉(zhuǎn)換率明顯具備更高的上升空間：1）目前多晶轉(zhuǎn)換率已經(jīng)接近19%-20%的實(shí)驗(yàn)室水平，后期提升空間不大；2）P型單晶實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到22%以上，晶澳商業(yè)化生產(chǎn)的“博秀”轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破20%；3）Sunpower量產(chǎn)的N型單晶量產(chǎn)水平已經(jīng)達(dá)到24%。

從NREL預(yù)測(cè)的未來(lái)光伏電池發(fā)電效率來(lái)看，單晶明顯更具空間。
 

從具體企業(yè)來(lái)看，英利2013年多晶電池轉(zhuǎn)換效率17.9%，實(shí)驗(yàn)室水平19.1%；N型單晶轉(zhuǎn)換效率20.1%，實(shí)驗(yàn)室效率21.5%。從未來(lái)發(fā)展看，多晶實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率提升空間并不大，量產(chǎn)水平與實(shí)驗(yàn)室水平將逐步趨近，而單晶則上升幅度相對(duì)較大，這點(diǎn)在阿特斯電池轉(zhuǎn)換效率發(fā)展中同樣有所體現(xiàn)。

從成本下降的角度來(lái)看，我們認(rèn)為單晶未來(lái)具有更大的下降空間，從而縮小單晶與多晶的成本劣勢(shì)，甚至帶來(lái)成本優(yōu)勢(shì)：1）多晶鑄錠投料已經(jīng)達(dá)到800kg，接近極限水平，而單晶單位產(chǎn)出仍具有較大的提升空間；2）單晶硅片切割在引入金剛線切割方面具有天然優(yōu)勢(shì)，成本更具下降空間；3）單晶更容易推進(jìn)薄片化；4）單晶更高的轉(zhuǎn)換效率空間可以攤薄單W成本。

單晶拉棒：提高單位產(chǎn)出，降低單位成本

前面提到，單爐產(chǎn)出較低是單晶拉棒相比多晶鑄錠成本差距的主要來(lái)源，未來(lái)單晶縮小與多晶成本的主要方式也是通過(guò)提高單爐產(chǎn)出：1）提高拉速；2）應(yīng)用連續(xù)投料技術(shù)，增加單爐產(chǎn)出；3）縮短非生產(chǎn)時(shí)間，如換料時(shí)間等。

根據(jù)隆基股份2014年募投項(xiàng)目計(jì)算，募投項(xiàng)目單爐產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3.63MW，相比公司銀川隆基三期的單爐2.60MW增加近40%，這也必將帶動(dòng)成本大幅下降。多晶方面，目前行業(yè)龍頭企業(yè)單爐投料量已經(jīng)達(dá)到800kg的水平，已經(jīng)逐步接近規(guī)模與成本的臨界值，在大型熱場(chǎng)、坩堝等成本取得突破下降前，單爐投料量進(jìn)一步做大的區(qū)間并不算大。因此，我們認(rèn)為未來(lái)單晶拉棒環(huán)節(jié)的成本下降空間要明顯大于多晶鑄錠的下降空間。

切片方面，目前砂漿切割依然是硅片切割的主流，我們根據(jù)梅耶博格DS271切片機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)，以及我們調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單估算，目前硅片切割成本在1.56-1.90元/片左右，其中砂漿占比30%左右、鋼線占比17%左右、電費(fèi)占比約15%。

 

從未來(lái)發(fā)展來(lái)看，經(jīng)過(guò)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，砂漿切割技術(shù)已相對(duì)成熟，工藝改進(jìn)范圍不大，主要的成本部分砂漿、鋼線等耗材價(jià)格均也已逼近成本空間，未來(lái)下降空間不大。

而相比于砂漿切割，金剛線切割具有切速快、線徑小、切割過(guò)程無(wú)需砂漿等特點(diǎn)，從目前的成本來(lái)看，主流單晶硅片企業(yè)的金剛線切割技術(shù)成本已經(jīng)基本達(dá)到與砂漿切割相同的水平，但金剛線切割明顯具有更大的成本下降空間：

1）金剛線切割尚處于推廣的初級(jí)階段，生產(chǎn)工藝完善、規(guī)?；染鶎?dòng)后期成本的下降；

2）根據(jù)調(diào)研情況，目前樹(shù)脂金剛線價(jià)格約0.18元/米，未來(lái)企業(yè)規(guī)劃下降至0.1元/米以下。電鍍金剛線價(jià)格同樣具有較大的下降空間。

3）金剛線比傳統(tǒng)鋼線更細(xì)，可以降低切割中的硅料損失，提高單位產(chǎn)出，降低成本。

而在金剛線切割的引入上面，單晶相比多晶明顯明顯的優(yōu)勢(shì)，目前金剛線已經(jīng)逐步應(yīng)用于單晶硅片切割，主要的單晶硅片龍頭企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)了金剛線切割的引入，且比例持續(xù)上升。但是，多晶切割由于晶體結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，金剛線僅在切方環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，硅片切割方面仍處于試驗(yàn)階段，能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行仍存在不確定性。

對(duì)于金剛線切割對(duì)切割成本下降的影響，我們簡(jiǎn)單對(duì)樹(shù)脂金剛線價(jià)格下跌帶來(lái)的成本下降進(jìn)行敏感性分析：如果金剛線價(jià)格有0.18元/m下降至0.15元/m，切割成本則從1.6元/片下降至1.45元/片，下降幅度達(dá)到9.38%。

除金剛線切割外，單晶相對(duì)多晶另一優(yōu)勢(shì)為可以推進(jìn)薄片化。隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，硅片厚度已經(jīng)逐步從此前超過(guò)200μm的水平逐步下降至190、180μm的水平，單晶硅片實(shí)驗(yàn)室切割水平硅片厚度已經(jīng)可以達(dá)到140μm，甚至更低的水平。我們認(rèn)為，伴隨電池技術(shù)進(jìn)步，硅片薄片化是未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)薄片化可以降低硅片硅耗，提高硅片產(chǎn)量，進(jìn)而降低硅片切割的硅成本、單位折舊和電費(fèi)等成本。而對(duì)于多晶，由于其自身內(nèi)部晶格的影響，硅片薄片化后碎片率將明顯增加，這也就制約了多晶薄片化的推進(jìn)過(guò)程，從這點(diǎn)來(lái)看，單晶未來(lái)同樣具有更高的成本下降空間。

我們根據(jù)硅片切割成本與參數(shù)，簡(jiǎn)單估算薄片化對(duì)硅成本、單位折舊、單位電費(fèi)等成本的影響。

首先，硅成本方面，薄片化可以降低單片硅片的耗硅量，進(jìn)而降低硅片成本。經(jīng)過(guò)我們的測(cè)算，當(dāng)硅片厚度由180μm下降至160μm，硅片硅成本將下降0.144元/片。

折舊方面，由于推進(jìn)薄片化將提高硅片產(chǎn)量，因此可以降低單位折舊成本，根據(jù)測(cè)算，當(dāng)硅片厚度由180μm下降至160μm，可降低折舊成本0.012元/片。

電費(fèi)方面，根據(jù)測(cè)算，硅片厚度由180μm下降至160μm，可降低電費(fèi)成本0.015元/片。

綜合來(lái)看，薄片化對(duì)于硅片成本的影響明顯，當(dāng)硅片厚度由180μm下降至160μm，可節(jié)約成本0.17元/片，折合0.037元/W。

除了以上幾點(diǎn)直接的成本降低手段外，單晶未來(lái)的另一條成本下降路線是提高轉(zhuǎn)換效率，降低組件的單W成本。

對(duì)于156*156*200的單晶硅片（電池片），當(dāng)單晶轉(zhuǎn)換效率增加0.5%，單晶電池片功率增加0.12W。

我們假設(shè)目前單晶電池轉(zhuǎn)換效率為19.24%，對(duì)應(yīng)電池片功率4.6W，非硅成本3.25元/片，折合0.71元/W。假設(shè)效率提高后非硅成本不變，根據(jù)我們的測(cè)算，當(dāng)電池轉(zhuǎn)換效率提高0.2%時(shí)，單晶硅片單W非硅成本下降1.03%；當(dāng)轉(zhuǎn)換效率增加1%時(shí)，單晶硅片單W非硅成本下降4.94%。

前面我們已經(jīng)提到，目前多晶轉(zhuǎn)換率已接近極限，單晶則仍有較大的提升空間，因此未來(lái)效率對(duì)成本攤薄的空間更大。

單晶未來(lái)另一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)為逐步被人們認(rèn)識(shí)到的更強(qiáng)的單W發(fā)電能力。

理論上講，在發(fā)電小時(shí)數(shù)一樣的情況下，相同W數(shù)的多晶組件與單晶組件發(fā)電量一致。然而，不管是從實(shí)驗(yàn)室結(jié)果看，還是實(shí)際電站運(yùn)行情況來(lái)看，單W的單晶發(fā)電能力更強(qiáng)。

早在2007年，中山大學(xué)太陽(yáng)能研究所沈輝教授即對(duì)比研究了不同技術(shù)路線組件的發(fā)電能力，并發(fā)表論文《六種太陽(yáng)電池光伏陣列實(shí)際發(fā)電性能比較》，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每W單晶比每W多晶多發(fā)電5.7%。

2014年，山東某光伏運(yùn)營(yíng)企業(yè)同樣對(duì)單晶、多晶組件的發(fā)電能力進(jìn)行了實(shí)測(cè)對(duì)比，根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)，在一個(gè)月的發(fā)電時(shí)間內(nèi)，每W單晶比多晶多發(fā)電6%左右。

在西部大規(guī)模建設(shè)的地面電站中，單晶同樣具有更高的發(fā)電能力。根據(jù)中電投西安相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在去年國(guó)內(nèi)五家單晶硅片企業(yè)發(fā)起的“單晶M1&M2產(chǎn)品聯(lián)合發(fā)布會(huì)”上表示，單晶每W多發(fā)電4.77%。

從理論上講，單晶的多發(fā)電能力源于其更好的溫度效應(yīng)、弱光性及更低的線纜損失等。

首先，組件的標(biāo)定功率一般是在25℃的溫度下測(cè)定的，在實(shí)際發(fā)電過(guò)程中，在太陽(yáng)光持續(xù)照射的情況下，組件溫度會(huì)不斷上升，而組件工作溫度每上升1℃，功率輸出減小0.4%-0.5%。

單晶組件由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)單一，單位面積轉(zhuǎn)換率高，因此吸收光照中轉(zhuǎn)化為電能的比例高，轉(zhuǎn)化能熱能的比例低，一般單晶組件工作溫度會(huì)低于多晶組件約6℃，因此單晶具有更好的溫度效應(yīng)。

其次，由于單晶與多晶對(duì)光譜的不同相應(yīng)能力，單晶產(chǎn)品的弱光性同樣更好。

另外，由于同樣裝機(jī)量的單晶電站所用電纜更少，因此通過(guò)電纜損失的電力更低。

通過(guò)前面的分析，我們論證了未來(lái)單晶相對(duì)多晶取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的幾個(gè)方面：更高的轉(zhuǎn)換效率提升空間、更大的成本下降空間、更強(qiáng)的單W發(fā)電能力等。歸根結(jié)底，理論的分析要落實(shí)在電站實(shí)際的經(jīng)濟(jì)性上來(lái)，接下來(lái)我們從初裝成本和LCOE兩個(gè)角度，論證單晶電站在何種邊界條件下可以取得經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

同樣的60片的156*156的單晶組件與多晶組件在大小、規(guī)格等方面基本相同，所以單晶電站與多晶電站BOS成本（非組件、逆變器等建設(shè)成本）相同，但是由于單晶組件功率高于多晶組件，折算到每W上的BOS成本低于多晶組件，進(jìn)而可以攤薄每W單晶組件價(jià)格高于多晶組件價(jià)格的部分。我們對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)算，并做如下假設(shè)：

1）假設(shè)單晶組件價(jià)格為4.5元/W，多晶組件價(jià)格為4.0元/W；

2）假設(shè)單晶組件功率比多晶組件功率高15W，分別為265W、250W。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，雖然每W單晶組件價(jià)格比多晶組件高12.5%，但由于BOS成本的攤薄，每W單晶電站的投資僅比多晶電站高3.3%。

我們對(duì)BOS成本做敏感性分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)BOS成本超過(guò)10元，也就是電站單W成本14元左右時(shí)，單晶電站將在單W投資中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

在美國(guó)、日本等BOS成本較高的地區(qū)，分布式光伏電站建設(shè)成本在3-4美元/W左右，在這種情況下，單晶僅從單W投資上即已取得了相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這也可能一定程度上解釋為什么日本等地區(qū)住宅市場(chǎng)單晶占比較高。（美國(guó)市場(chǎng)單晶占比并不算很高，主要和美國(guó)自身補(bǔ)貼方式有關(guān)，但目前我們已經(jīng)看到了單晶占比上升的趨勢(shì)，美國(guó)五大電站開(kāi)發(fā)商Firstsolar、Sunedison、Sunpower、Solarcity和Solarworld均表示后期要大幅提高單晶電站占比）

從動(dòng)態(tài)來(lái)看，我們固定國(guó)內(nèi)多晶電站BOS成本為4元/W，分別對(duì)單晶組件與多晶組件價(jià)差、功率差進(jìn)行敏感性分析，這也對(duì)應(yīng)了單晶未來(lái)相對(duì)多晶優(yōu)勢(shì)的兩個(gè)發(fā)展方向：

（1）更快的成本下降，縮小單晶與多晶之間的價(jià)差；

（2）更高的轉(zhuǎn)換效率，提高單晶組件與多晶組件功率的差距。

我們發(fā)現(xiàn)，在單晶與多晶價(jià)差0.3元/W時(shí)，如果單晶組件與多晶組件功率差20W，那么單晶電站與多晶電站的裝機(jī)成本將基本持平；如果單晶與多晶價(jià)差進(jìn)一步降低至0.2元/W，單晶組件與多晶組件功率差為15W時(shí)，單晶電站便已取得裝機(jī)成本的優(yōu)勢(shì)。

那么，單晶與多晶的價(jià)格差、功率差能否達(dá)到以上要求將是后期我們需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。首先，價(jià)差方面，依賴于單晶成本的下降方式與速度，這點(diǎn)我們?cè)谇懊嬉延兴撌?。第二，功率方面，組件與電池的功率與電池的轉(zhuǎn)換率與面積有關(guān)（功率=面積*轉(zhuǎn)換率），我們對(duì)比156*156多晶電池組件和156*156（直徑200）的單晶電池組件功率發(fā)現(xiàn)：

（1）當(dāng)單晶與多晶的轉(zhuǎn)換率差在1.5%時(shí)，60片單晶組件與多晶組件功率差在15W左右；

（2）當(dāng)單晶與多晶的轉(zhuǎn)換率差在2.0%時(shí)，60片單晶組件與多晶組件功率差超過(guò)20W。

目前全球量產(chǎn)多晶的轉(zhuǎn)換率在17.5%-18%左右，P型單晶轉(zhuǎn)換率在18.5%-19%左右，N型單晶轉(zhuǎn)換率在21%-24%左右。目前多晶轉(zhuǎn)換率已接近極限，單晶則仍有較大的提升空間，因此我們預(yù)計(jì)未來(lái)1-2年內(nèi)，看到我們所希望的20W以上的功率差將是很有可能的。

LCOE是測(cè)量光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電成本的最主要的方法之一。根據(jù)定義，LCOE=電站生命周期內(nèi)的成本現(xiàn)值/電站生命周期內(nèi)發(fā)電量貼現(xiàn)，真實(shí)反映電站生命周期內(nèi)度電綜合成本。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，這里我們僅考慮初始投資、運(yùn)維成本及發(fā)電量三個(gè)指標(biāo)，忽略影響不大的稅盾效應(yīng)、殘值等影響。

作為單晶電站與多晶電站對(duì)比研究，我們進(jìn)行如下假設(shè)：

1）多晶電站使用的組件為250W，電站規(guī)模為100MW，即使用40萬(wàn)個(gè)組件；單晶電站使用40萬(wàn)個(gè)單晶組件，但由于組件功率大于多晶組件，因此裝機(jī)規(guī)模超過(guò)100MW；

2）多晶電站與單晶電站使用的組件數(shù)量相同，因此我們合理假設(shè)其生命周期內(nèi)每年運(yùn)維成本相同；

3）假設(shè)多晶電站BOS成本為4元/W，多晶組件價(jià)格為4.1元/W，逆變器0.3元/W，年發(fā)電小時(shí)數(shù)為1500小時(shí)；

4）貼現(xiàn)率假設(shè)為7%。

在以上的基礎(chǔ)上，影響多晶電站與單晶電站LCOE水平對(duì)比的因素主要包括單晶與多晶價(jià)格差、效率差、相同W數(shù)單晶比多晶多發(fā)電比例等幾個(gè)因素，我們這里的分析將主要針對(duì)以上三個(gè)因素進(jìn)行LCOE敏感性分析，對(duì)比單晶在什么情況下可以獲得LCOE優(yōu)勢(shì)。

簡(jiǎn)單測(cè)算，在7%貼現(xiàn)率、1500小時(shí)的年有效發(fā)電小時(shí)數(shù)下，多晶電站LCOE為0.6009元/度，單晶電站LCOE為0.6140元/度。在7%貼現(xiàn)率下，單晶電站LCOE高出多晶電站約0.012-0.018元/度左右。

簡(jiǎn)單測(cè)算，在單晶與多晶功率差為15W時(shí)，如果單晶與多晶價(jià)差小于0.3元/W的情況下，單晶電站LCOE將低于多晶電站LCOE；在價(jià)差為0.3元時(shí)，功率差超過(guò)15W的情況下，單晶電站可取得LCOE優(yōu)勢(shì)。

假設(shè)單晶組件與多晶組件功率差為15W。經(jīng)過(guò)測(cè)算，在相同W數(shù)單晶比多晶多發(fā)電4%時(shí)，即使價(jià)差為0.6元/W，單晶電站同樣具備LCOE優(yōu)勢(shì)；如果價(jià)差為0.4元/W，單晶電站在相同W數(shù)單晶多發(fā)電2%以上，即取得LCOE優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，單晶電站多發(fā)電能力對(duì)于單晶LCOE優(yōu)勢(shì)具有較明顯的影響。

經(jīng)測(cè)算，在功率差為15W時(shí)，如果單晶多發(fā)3%的電，將取得LCOE優(yōu)勢(shì)；當(dāng)功率差為30W時(shí)，即使單晶電站不存在多發(fā)電現(xiàn)象，其同樣具有LCOE優(yōu)勢(shì)；當(dāng)單晶多發(fā)電5%時(shí)，即使功率差為5W，單晶同樣具備LCOE優(yōu)勢(shì)。

綜合以上分析，我們可以得到以下結(jié)論：

1）在價(jià)差為0.3元時(shí)，功率差超過(guò)15W的情況下，單晶電站可取得LCOE優(yōu)勢(shì)；

2）在15W的功率差下，在相同W數(shù)單晶比多晶多發(fā)電4%時(shí)，即使價(jià)差為0.6元/W，單晶電站同樣具備LCOE優(yōu)勢(shì)；

3）在價(jià)格差為0.5元/W下，在功率差為15W時(shí)，如果單晶多發(fā)3%的電，將取得LCOE優(yōu)勢(shì)；當(dāng)單晶多發(fā)電5%時(shí)，即使功率差為5W，單晶同樣具備LCOE優(yōu)勢(shì)。

由此可知，單晶電池的多發(fā)電能力對(duì)于單晶電站取得LCOE成本優(yōu)勢(shì)具有重要影響，而隨著單晶多發(fā)電逐步被更多的投資者認(rèn)識(shí)到，單晶電站投資熱情也必然會(huì)上升。其次，功率差、價(jià)格差同樣對(duì)LCOE有明顯影響。