制造商将逐步向金刚线切割过渡
时间：2013-07-30 阅读：2256
目前，生产光伏组件包括四个关键环节：多晶硅生产、铸锭切片、电池生产和组件生产。本文将着重介绍切片环节，这可以通过一或两种工艺实现。
首先，生产光伏产业中铸锭（包括方锭和圆棒）需要的原生多晶硅。铸锭包括三种关键工艺，而每种工艺所铸得的锭都有着不同的品质。单晶硅是三种中zui纯净的，成本较高但制成电池后效率也较高。多晶硅则相对杂质较多，成本不高，效率也一般。还有一种叫作“类单晶”的新型硅，其性质介乎单晶硅和多晶硅之间，但尚未推广。
切片环节主要是将多晶硅锭切成薄片。切片是通过将涂有碳化硅和油浆的细钢丝（SW）穿过硅锭完成的。用金刚线（DW）切锭与之类似，但这种情况是通过电镀技术将金刚砂附着在切割线上。
近几年来，金刚线有望取代钢丝和砂浆切片已被广泛讨论，但却几乎没什么实质性进展。2012年9月，笔者参加了EUPVSEC大会，以期找到该技术被延迟的原因、市场是否会转而青睐金刚线、这种转变何时发生、达到何种程度。
事实上，目前所有的硅片都是通过钢丝工艺切割的。在过去的十几年内，这种工艺几乎未发生变化，降低成本、提高生产效率的机会似乎也微乎其微。在过去的三到五年，随着产业规模的扩张以及成本增长的压力，业内已经开始寻求切片工具的替代品。
相比钢丝技术，镀金刚砂的金刚线有三处关键优势：其切割速度可以快2—3倍，提升了机器生产率超过1.5倍；不使用昂贵且难以处理的砂浆；单片耗材远远降低。
缺乏经济性
本文所阐述的结论是基于与50多位市场参与者的会谈后产生的，他们包括世界zui大的硅片制造商、设备商、金刚线和钢丝生产商以及业内专家、分析师等。讨论表明，事实上，所有大型的硅片制造商都在以不同产能试用金刚线技术，但除了在日本，几乎没有厂家进行商业化运行。这是为何？
有两点关键因素。其一，直到近期，金刚线的经济性才展现出来。虽然金刚线更耐用，提高了生产效率并且无需砂浆，但是其单位价格过高。这种差异在12至18个月前表现的尤为明显：金刚线的价格超过了$250—$300km，相比之下，钢丝的价格仅约$1.28/km。
目前，二者的成本差略有缩小。因为在非硅加工成本中，金刚线所占比重（大于80%）远高于钢丝（30%），所以金刚线价格的下跌对总成本的影响更胜于钢丝。
虽然对于这种在某条单一生产线上的改变很难做出以偏概全的描述，但是我们一般认为：与钢丝相比，现在改用金刚线可以减少成本约$0.10/片（假设生产线是为金刚线特别设计的）。
这将是一个很大的值。比如，对于晶澳来说，其硅片年产能大约为2.4GW，技改后的潜在利润可高达每年6500万美元。但是，我们在后文也将探讨，现时的情况是晶澳仅会改造其单晶和类单晶产能。
另外，目前市场缺乏所需资本开支的欲望和产能。改用金刚线需要重大翻新，换言之，大部分情况下需要更换切片机。对于每台100万美元的机器，这将是一大笔支出。同时还需要更换清洗和刻蚀设备，这对于电池制造商又是一笔现金支出——对于不同公司也各不相同。
商业现实是，即使市场上存在现金流，任何需要如此大额资本支出的技改都会面对一些滞后，毕竟制造商都都在观望以证明该工艺和产品。
供应商风险
另一点限制更换金刚线的关键因素是：期限。金刚线是否是的切锭工具尚未得到证明。它在切片过程和下机时会导致一定程度上的断线，这就大大抵消了其生产效率和成本优势。
然而，金刚线已经被证明切割单晶效率较高——日本就是明证——现在也被广泛地期许其在类单晶上的表现。这使得市场上不同的硅成为了接受金刚线的重要驱动力量，但是预测市场会青睐哪种硅充其量是粗略的估算。我们认同市场会倾向于单晶和类单晶硅片的观点，相比目前这两者40%的*，估计到2017年或2018年左右，将会涨到约60%。
另一个硅片制造商经常提到的问题是，如果业内针对金刚线进行技改，那金刚线厂商是否能满足需求。大致来说，这并不算是问题。虽然，Asahi是目前*能提供商业数量高品质线的厂家（我们假设其*大于60%），但传闻其仍有大量的闲置产能。
此外，也有其他的日本厂商生产高品质产品可以扩充产能，包括JFS、Noritake、Read和A.L.M.T。到2014年，市场将更具竞争性。瑞士MeyerBurger有着明确的路线图，不考虑其产品质量的情况下，它将会是这个市场上的主要参与者。
其他欧洲厂商，包括Bekaert、SaintGobain、Schmid和Log-o-Matic，都是潜在的入行商，以及中国大陆和中国台湾厂商DIAT和MDWEC也都蠢蠢欲动。
随着资本回流到市场，采用金刚线会在2014年左右真正开始。我们预测，到2020年将有69%的硅片是采用金刚线切成的，每年使用金刚线达2500—3400万千米。
正如前述，金刚线目前还是新兴市场。我们预测其*不超过5%，而且到2014年前不会发生太大变化。届时，资本性支出预算会返回目前的混乱市场，金刚现市场也会迅速扭转。
我们预测金刚线市场到2014年、2017年和2020年的*将分别达到11%、43%和69%。大部分的扭转会发生在单晶和类单晶市场，到2020年，将几乎全部使用金刚线。相比之下，我们预测金刚线将会占据不到30%的多晶硅市场。
在总体成交期，在更换金刚线和潜在光伏市场增加的双重驱动下，会导致金刚线使用量的显著增长。据预测，光伏市场2011年对金刚线的需求量约30万千米（主要是日本市场），2014年达到270万千米，2017年约1100万至1400万千米，到2020年将达到3400万千米。